DE1614529C - Elektronenstrahlrohre zum Aufzeich nen, Speichern und Wiedergeben gleichzeitig mehrerer elektrischer Signale nach Art einer Flachenspeicher rohre und Verfahren zu deren Betneb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektronenstrahlröhre zum Aufzeichnen, Speichern und Wiedergeben von elektrischen Signalen, insbesondere für elektrische Rechen- und Datenverarbeitungs- oder Vermittlungseinrichtungen nach Art einer Flächenspeicherröhre mit einer Speicherelektrode, vor deren einer Elektronenstrahlquelle zugewandten Seite mindestens ein Paar hintereinander und parallel angeordneter, aus je einer Lage ausschließlich paralleler Elemente bestehender Gitter, wobei die Elemente verschiedener Gitter aufeinander senkrecht stehen, als Steuersystem derart angeordnet ist, daß durch gleichzeitiges Ändern des Potentials zu positiven Werten an je einem oder je zwei benachbarten Elementen jeden Gitters von einem senkrecht auftreffenden Elektronenstrom langsamer Elektronen nur Elektronen in unmittelbarer Nähe dieser Elemente hindurchgelangen, um die Speicherelektrode abzutasten.

Unter langsamen Elektronen werden in diesem Zusammenhang Elektronen von einigen wenigen 10 Volt, also von mindestens 10 Volt Geschwindigkeit verstanden.

Die Erfindung stellt eine vorteilhafte Weiterbildung der eingangs beschriebenen, in der deutschen Patentschrift 1073 641 unter Schutz gestellten Flächenspeicherröhre dar. Bei dieser bekannten Röhre wird ein Elektronenstrahl verwendet, der eine mehr oder weniger begrenzte Fläche des der Speicherelektrode zugeordneten Paares hintereinander angeordneter, sich senkrecht kreuzender Parallelgitter, insbesondere Paralleldrahtgitter, berieselt. Das Potential derGitterdrähtc, die alle gegeneinander isoliert und gegebenenfalls einzeln herausgeführt sind, ist so gewählt, daß normalerweise ein Durchtritt der Elektronen durch die beiden Gitter nicht möglich ist, d. h., sie besitzen im gesperrten Zustand das Potential Null oder sogar ein gegenüber der Kathode negatives Potential. Erst wenn zwei sich kreuzende Drähte oder statt dessen jeweils zwei benachbarte, sich kreuzende Drähte aus den beiden verschiedenen Gitterelektroden positiv getastet werden, treten Elektronen in der unmittelbaren Nachbarschaft dieser Drähte durch dieses Doppelgitter hindurch, und zwar reproduzierbar an einer ganz bestimmten Stelle hinter dem Gitter. Bei parallelem Einfall der langsamen Elektronen ist mit diesem Durchtritt eine geringfügige Ablenkung verbunden, die so gerichtet ist, daß die durchtretenden Elektronenstralilteile gegeneinander fokussiert werden, so daß ein beleuchteter Punkt hinter dem Kreuzungspunkt, also im Schattenbereich der Gitterelemente, oder aber im Fall von jeweils zwei positiv getasteten Drähten hinter der Mitte zwischen den beiden Drähten zustande kommt.

Für eine Speicherkapazität von 10° bis 10^H Bits sind bei dieser Röhre zweimal 10^:{ bzw. K)⁴ voneinander isolierte Drähte auf die betreffenden Gitterrahmen zu spannen und an sich auch aus der Röhre herauszuführen. Selbstverständlich wird man den Querschnitt des Berieselungsstrahls so klein wie nur irgend möglich wählen, jedoch immer noch groß genug, um mehrere Kreuzungspunkte gleichzeitig zu überdecken.

Entsprechend den heutigen Anforderungen an moderne Speichersysteme, insbesondere für Datenverarbeitungsanlagen, besieht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, an Stelle eines einzelnen willkürlichen Speicherpunktes gleichzeitig mehrere bis zu einer größeren Anzahl Speicherpunkte, die z. B. in einer Reihe zueinander analog angeordnet sind, aufzuzeichnen und zu speichern. Außerdem soll die Erzielung eines hohen Strahlstroms für das einzelne aufzuzeichnende Bit eine Verringerung der Anzahl der Durchführungen sowie ein mechanisch stabiler, erschütterungsunempfindlicher Elektrodenaufbau angestrebt werden.

An sich ist es möglich, zur Lösung der Aufgabe vor das obenerwähnte Steuersystem aus einem Paar

ίο von Parallelgittern noch einmal ein weiteres Paar solcher Gitterelektroden mit gröberer Flächenstruktur anzubringen, um dadurch eine Vorauswahl bestimmter Bezirke zu treffen. Zum Beispiel könnte jedes der beiden vorgeschalteten. Gitter durch eine entsprechende Anzahl von Drähten in 70 Streifen aufgeteilt werden, so daß sich entsprechend eine Flächenstruktur von etwa 5000 Einheiten ergeben würde. Damit der Elektronenstrahl in Form eines Flachstrahls mit Sicherheit einen solchen Streifen des ersten Parallelgitters überdeckt, müssen dazu die jeweils benachbarten Drähte entsprechend positiv getastet werden. Vom zweiten Gitter müssen in analoger Weise ebenfalls mindestens zwei benachbarte Gitterdrähte positiv getastet werden, wenn wenigstens durch einen entsprechenden Streifen Elektronen der durch das erste Gitter hindurchtretenden Elektronen gelangen sollen. Werden dagegen im Hinblick auf die gestellte Aufgabe alle Drähte der zweiten Gitterelektrode des Auswahlgitters positiv getastet, dann würden die Elektronen entsprechend dem Streifen der ersten Gitterelektrode durch das Auswahlgittersystem hindurch auf das eigentliche Steuersystem auftreffen, von dem innerhalb dieses Streifens gleichzeitig mehrere analoge Bits auf dem Target aufgezeichnet werden können.

Wesentlicher Nachteil dieser Maßnahme wäre vor allem die große erforderliche Anzahl von isolierten Drähten, nämlich mehr als 4000, sowie die geringe Elektronenstromstärke für das einzelne Bit von z. B.

nur 2 μΑ bei einem Ausgangsflachstrahl von 140 mA sowie die relativ hohe Verlustleistung von z.B. 7 Watt bei einer Elektronengeschwindigkeit von etwa 50 Volt.

Gelöst wird deshalb die der Erfindung zugrunde

liegende Aufgabe bei einer im ersten Absatz beschriebenen Elektronenröhre zum Aufzeichnen, Speichern und Wiedergeben von elektrischen Signalen nach Art einer Flächenspeicherröhre nach der Erfindung dadurch, daß zwischen dem Steuersystem und der Speicherelektrode ein Paar hintereinander und parallel angeordneter, aus je einer Lage ausschließlich paralleler Elemente bestehender Gitter, wobei die Elemente verschiedener Gitter aufeinander senkrecht stellen, als elektrostatisches Ablenksystem eingefügt ist, daß zwischen diesem und der Speicherelektrode eine Lochmaske (Austrittslochmaske) angeordnet ist, deren Lochmuster dem durch die gekreuzten Gitter des Steuersystems gegebenen Muster angepaßt ist und daß das jeweils von den Gitterelementen bzw. Maskenlöchern gebildete Muster des Steuersystems, des Ablenksystems und der Lochmaske bis zu lOOOfach gröber ist, als es der Anzahl der zu speichernden Bits entsprechen würde.

Durch diese Maßnahme wird eine etwa lOOOfache Verdichtung des das einzelne Bit aufzeichnenden Elektronenstrahls erreicht und außerdem die für eine Kapazität von 5 ■ l()⁽ⁱ erforderliche Anzahl von Steuerelementen auf 2 · 70 = 140 verringert. Der durch die Einheit eines solchen Steuersystems aus sich senk-

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recht kreuzenden Parallelgittern hindurchgelangende festigt, daß sich alle Ablenkelemente zwischen den \ Elektronenstrahl würde auf der Speicherelektrode beiden Lochmasken befinden. Durch die Ausbildung · gleichzeitig die Fläche für 1000 Bits etwa ganz über- der miteinander und mit der Lochmaske verbundenen ; ._ decken, würde er nicht statt dessen durch ein ähnlich Gitterelemente als Schienen wird nämlich jeweils ein wie das Steuersystem aufgebautes elektrostatisches 5 etwa feldfreier prismatischer Raum geschaffen mit Ablenksystem abgelenkt werden, um nämlich dann in Strahlrichtung einander gegenüberliegenden Öffnach Durchtritt durch die zugeordneten Löcher der nungen sowie einem dazu seitlich angeordneten Abdahinter angeordneten Lochmaske durch das starke lenkelement, das in stark negativ getastetem Zustand Beschleunigungsfeld zwischen dieser Maske und der den Strahl derart um- oder seitlich ablenkt, daß er D Speicherelektrode fokussiert und vom Normaldurch- io nicht durch das Steuer-Ablenksystem gelangt. Für ; gang abgelenkt entsprechend einem Bit auf das diesen Steuervorgang nach Gatterart genügt somit Target aufzutreffen. Zur Erzielung einer wirklich bereits, daß von den getrennt herausgeführten Gitter- _: scharfen Kontur des das einzelne Bit aufzeichnenden elementen allein das betreffende der ersten Gitterfokussierten Elektronenstrahls sind die Löcher der elektrode ins Negative getastet wird. Dabei haben Lochmaske etwa um eine Größenordnung kleiner als 15 vom Ablenksystem sowohl die an der Austritts- als der Querschnitt begrenzt durch die jeweils benach- auch an der Eintrittslochmaske befestigten Gitterbarten, eine Ablenkeinheit darstellenden Gitter- elemente etwa die gleiche Form. Lediglich die Lochelemente zweier sich kreuzender Gitter des Ablenk- querschnitte der Eintrittslochmaske sind etwa um systems. eine Größenordnung größer als die der Austritts-

Bei dem ebenfalls aus einem Paar sich senkrecht 20 lochmaske. Damit ist nämlich die Gewahr gegeben, kreuzender Parallelgitter bestehenden Ablenksystem daß die Kontur des durch die Austrittslochmaske besteht die einzelne Ablenkeinheit aus jeweils zwei austretenden Elektronenstrahls wirklich sauber ist einander dicht benachbarten, gegeneinander isolier- und der abgelenkte Elektronenstrahl auch bei größeten und verschieden geformten Gitterelementen; Die ren Ablenkweiten die Löcher der Austrittslochmaske beiden verschieden geformten Gitterelemente sind in 25 noch mit Sicherheit ausfüllt. Dies gilt aber auch im abwechselnder Reihenfolge angeordnet, wobei die Hinblick auf die Vermeidung von jeglicher sphärischer gleichartig geformten Elemente galvanisch mitein- Aberration bei der Fokussierung im Beschleunigungsander zu Gruppen verbunden sind. feld zwischen der Lochmaske und der Speicherelek-

Mit besonderem Vorteil werden die aufeinander trode durch die sich jeweils ausbildende Sammellinse,

senkrecht stehenden Gitterelemente zweier Gruppen 30 Auf der der Speicherelektrode zugekehrten Seite der

durch besondere Formgebung zu einem mechanisch Austrittslochmaske des Ablenksystems sind deshalb

stabilen Elektrodenaufbau vereinigt. jeweils zu den Löchern konzentrische, zur Speicher-

Dabei sind die miteinander mechanisch vereinigten elektrode hin offene Blechzylinder zum Fokussieren

Gitterelemente z. B. in Form von steifen Blech- des abgelenkten Elektronenstrahls derart angeordnet,

streifen ausgebildet und derart aneinander be- 35 daß sich benachbarte Zylinder berühren und ihre

festigt, daß ihre freien Kanten in der Ebene ver- Länge bis etwa die Hälfte des Abstandes zwischen

laufen, die durch die als Drähte ausgebildeten EIe- Lochmaske und Target beträgt. Durch diese Maß-

mente der jeweils anderen Gruppe von Elementen ge- nähme wird erreicht, daß der Elektronenstrahl mit

bildet ist. relativ kleinem Strahlquerschnitt ausschließlich durch

Benötigt werden außer einer Zuleitung für die 4° den mittleren Teil der sich ausbildenden Sammellinse

Lochmaske lediglich nur noch zwei zusätzliche Zu- mit mindestens um eine Größenordnung größerem

leitungen bzw. Durchführungen für die Elektroden Querschnitt fokussiert wird. Aber auch im Raum

des zusätzlichen Ablenksystems. zwischen den beiden Lochmasken, die galvanisch mit-

Den nachfolgenden wesentlich vorteilhaften Weiter- einander verbunden sind und ein festes Potential von bildungen des Erfindungsgegenstandes liegt der Ge- 45 z. B. +50 Volt haben, treten an dem hindurchgelandanke zugrunde, das Steuer- und Ablenksystem auf genden Elektronenstrahl keinerlei elektronenoptische Grund ihrer gleichen Struktur durch besondere Form- Verzerrungen auf. Der auf der Speicherelektrode aufgebung der Steuer- bzw. Ablenkelemente derart zu treffende Elektronenstrahl erzeugt infolge seines sehr vereinigen, daß an Stelle von beiden Systemen ledig- sauberen exakten Querschnittlandes ein ganz einlich ein System allein sowohl die Ablenkung des 5° deutig zugeordnetes Bit, wie es sonst nur mit besten Elektronenstrahlbündels über eine 1000 Bit ent- elektronenoptischen Mitteln möglich ist.
sprechende Teilfläche der Speicherelektrode als auch Der Elektronenstrahl, der zur Berieselung eines dessen Steuerung entsprechend einem Gatter ausführt. bestimmten Streifens dienen soll, muß z.B. einen Da außerdem eine saubere Kontur des durchgelang- ganzen Streifen der ersten Gitterelektrode einwandten Elektronenstrahlbündels, wie sie für die nach- 55 frei überdecken; er braucht aber keineswegs scharf folgenden Ablenk- und Fokussiervorgänge erforder- begrenzt zu sein, so daß er in der Regel breiter gelich ist, nicht allein von gekreuzten Parallelgittern wählt werden kann als die Breite des zu bildenden ohne weiteres erzielt wird, wird zumindest noch eine Streifens. Während selbst auf die Abbildung des Eintrittslochmaske vor das Steuer-Ablenksystem ge- Berieselungsstrahls kein erhöhter Wert gelegt zu werschaltet. 60 den braucht, ist es jedoch sehr wichtig, daß alle Elek-

Im Rahmen dieser Maßnahme wird vom Ablenk- tronen des Berieselungsstrahls, insbesondere beim

system eine Gruppe von Gitterelementen des ersten Eintritt in das Steuer-Ablenksystem, die gleiche Rich-

Gitters an einer eine Frontfläche bildenden ersten tung besitzen, also möglichst senkrecht auf die erste

Lochmaske gleicher Teilungsstruktur (Eintrittsloch- Gitterelektrode und die Eintrittslochmaske auftreffen,

maske) und vom zweiten Gitter ebenfalls eine ent- 65 Diese Forderung ist besonders schwer zu erfüllen in

sprechende Gruppe von Gitterelementen an der Anbetracht dessen, daß sie für jeden einzelnen

anderen vor der Speicherelektrode angeordneten Streifen sowohl am Rand als auch in der Mitte in

zweiten Lochmaske (Austrittslochmaske) derart be- gleicher Weise gilt. Es ist deshalb für den Beriese-

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lungsstrahl eine entsprechende Elektronenoptik not- dargestellt, bei der durch eine Eintrittslochmaske 1

wendig, die diese Bedingungen wirklich erfüllt. ein entsprechend aufgeteilter Elektronenstrahl, z. B.

Diesen Forderungen gerecht wird ein Elektronen- Flachstrahl 2. senkrecht eintritt. Anschließend trifft beriesclungssystem, bei dem ein von einem längs der Elektronenstrahl zunächst nacheinander auf die erstreckten, aus einer Kathode und einer diese 5 Elemente des Steuersystems, insbesondere die geumgebenden Zuganode und Fokussierungselektrode spannten, sich senkrecht kreuzenden Drähte 3 bzw. 4. bestehenden Elektronenerzeugungssystem ausgehen- Die dargestellten Drähte des Steuersystems, zuminder Bandstrahl durch das Ablenkfeld (Bremsfeld) dest einer der Drähte 3 und alle Drähte 4, sind gegeneines achsparallelen Zylinderkondensators je nach über den übrigen Drähten positiv getastet, so daß die Größe auf mehr oder weniger stark gekrümmten, io Elektronen in unmittelbarer Nähe dieser Drähte etwa Kreisbahnen fokussiert wird und senkrecht durch durch das Steuersystem hindurch auf eine zweite eine gemeinsame, z. B. von einem Prallgitter gebildete Lochmaske, nämlich die Austrittslochmaske 5 ge-Ebene gelangt. Zu diesem Zweck ist in der Nähe des langen, die mit ihren Löchern eine saubere Kontur Erzeugungssystems als die eine Ablenkelektrode mit des Elektronenstrahlbündels ausbildet. Sie befindet sehr hohem positivem Potential ein geschlossener Zy- 15 sich auf etwa dem gleichen Potential wie z. B. das linder kleineren Durchmessers innerhalb eines als Gitter 4.

andere Ablenkelektrode dienenden Halbzylinders Nach dem Durchtritt der Elektronen durch die wesentlich größeren Durchmessers derart nahe der Lochmaske 5 treten die Strahlen in ein beschleuni-Innenwand angeordnet, daß der aus dem Erzeugungs- gendcs Feld zwischen der Speicherelektrode 6 und system austretende Elektronenstrahl sich zwischen 20 der Lochmaske 5 ein, an deren Öffnungen 7 eine den beiden Zylinderwänden hindurch als Flachstrahl Sammellinse, d. h. Immersionslinse besteht, die jeden auf entsprechenden gekrümmten Bahnen bewegt. In einzelnen Strahl auf die Punkte 8 der Speicherelekder gemeinsamen Ebene ist die Eintrittsblende des trode 6 fokussiert. Zwischen dem Parallelgitternachfolgenden Steuer-Ablenksystems derart anzuord- system 3,4 und der Lochmaske 5 befindet sich ein neu, daß der Elektronenllachstrahl stets senkrecht in 25 elektrostatisches Ablenksystem, von dem nur die Abdieses System eintritt. Dabei wird in vorteilhafter lenkung in der Zeichenebene genauer erläutert wird. Weise der ursprüngliche konvergierende Elektronen- Es besteht ebenfalls aus einem Paar hintereinander strahl durch die eigene Raumladung zu einem Parallel- angeordneter, sich senkrecht kreuzender Parallelstrahl oder schwach divergenten Strahl verformt. gitter, die eine der Teilung entsprechende Anzahl

Mit besonderem Vorteil kann man außerdem die 30 von Ablenkeinheiten ergeben. Dabei besteht eine auf die einzelnen Ablenkelemente des ersten Parallel- Ablenkeinheit jeweils aus zwei unmittelbar bcnachgitlers auftrelTenden Anteile des Elektronenstroms harten, gegeneinander isolierten parallelen Ablenkmessen und ihre jeweiligen Werte zum Einstellen elementen, aus insbesondere Drähten oder Blecheiner optimalen Ablenkspannung verwenden. streifen. Bei dem einen Ablenkgitter besteht eine

Eine besonders einfache Anordnung für ein Elek- 35 solche Ablenkeinheit z. B. aus einem Draht 9 und tronenberieselungssystem ergibt sich dadurch, daß einem Blechstreifen 10. Sowohl die Drähte 9 als auch auf die ebene Speicherplatte verzichtet wird und zu die Blechstreifen 10 sind miteinander galvanisch vereiner zylinderförmigen Speicherschicht derart über- bunden. Bei dem anderen Ablenkgitter bestehen die gegangen wird, daß auch die betreffenden Loch- entsprechenden Ablenkeinheiten aus den miteinander masken sowie das Steuer- und Ablenksystem und 40 verbundenen Drähten 11 bzw. den Blechstreifen 12. damit auch die Parallelgitter als konzentrische Zy- Auf beiden Ablenkgittern sind die Blechstreifen, also linderflächen ausgebildet werden. In diesem Fall wird alle Blechstreifen, mechanisch zu einer Einheit verals Emissionsquelle ein Kathodenröhrchen verwendet, bunden. Wird das Potential der aus Blechstreifen welches sich in der Achse der Röhre befindet. In bestehenden Gitterelemente konstant gehalten und seiner nächsten Umgebung werden achsparallel iso- 45 das Potential der aus Drähten bestehenden gegeneinliertc Gitterstäbe, etwa 70 an der Zahl, angeordnet, ander isolierten Gitterelemente 9 variiert, so wird der die im allgemeinen ein gegen Kathode negatives Strahl in der Zeichenebene mehr oder weniger abge-Potential besitzen. Zur Auswahl der jeweiligen Vor- lenkt. z.B. bei Anlegen einer positiven Spannung zugsrichtung wird einer dieser Gitterstäbe positiv nach rechts. Die so abgelenkten Elektronenstrahlen 2 getastet, so daß die gesamte Emission der Kathode 50 sollen stets die Öffnung 7 der Lochmaske 5 mit gein diese bevorzugte Richtung zur Auswirkung kommt. nügender Intensität ausfüllen. Wesentlich ist, daß der Dadurch entsteht ein flaches Elektronenstrahlbündel, in den Raum 5.6 eintretende Elektronenstrahl eine welches auf dem z. B. aus einem Prallgitter bzw. aus veränderte, abgelenkte Eintrittsrichtung besitzt, so der Eintrittslochmaske bestehenden Zylinder eine daß seine Abbildung auf der Speicherelektrode 6 mehr oder weniger scharfe Abbildung erzeugt. Das 55 auch entsprechend nach rechts von 8 nach 8' vereigentliche Steuer- und Ablenksysteme aus Parallel- schoben ist.

gittern sowie die Speicherelektrode, die sich in radialer Das andere Ablenkgitter dient für die Ablenkung

Richtung an den Lochmaskenzylinder anschließen, der Elektronen in der zur Zeichenebene senkrechten

sind in analoger Weise ebenfalls auf Zylinderflächen Ebene. Während die beiden Lochmasken 1 und 5 auf

angeordnet. 60 gleichem Potential von z. B. —50 Volt liegen, besteht

Nähere Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand zwischen der Austrittslochmaske 5 und der Speicherder in den Zeichnungen rein schematisch wieder- elektrode 6 ein starkes Beschleunigungsfeld von gegebenen Ausführungsbeispiele erläutert werden. einigen 1000 Volt, so daß sich an den Löchern der Darin sind die nicht unbedingt zum Verständnis der Maske die für die Fokussierung der Elektronen erErfindung beitragenden Teile fortgelassen oder im- 65 forderliche Sammellinsenwirkung ausbildet. Die Elekbczeichnet geblieben. ■ troden des Steuersystems liegen etwa auf Kathoden-

In Fig. 1 ist ein Aiisfülirungsbeispici einer Flächen- ■ potential und werden für den Durchlaß stärker ins

speicherröhre nach der Erfindung im Teilausschnitt Positive, mindestens auf das Potential der Lochmaske

getastet, während die Ablenkelemente des Ablenksystems bereits im Normalfall ein positives Potential haben, das dann an den getrennt herausgeführten Ablenkelementen zu stärkeren positiven bzw. negativen Werten getastet wird.

In den F i g. 2 und 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes durch ein kombiniertes Steuer-Ablenksystem ebenfalls im Teilausschnitt dargestellt.

als zweites Parallelgitter mit den Ablenkelementen. 31 und 32, die durch den Isolator 34 voneinander isoliert sind. Diese Anordnung ist im einzelnen noch einmal klarer in der F i g. 3 dargestellt.

Die Wirkungsweise des kombinierten. Steuer-Ablenksystems wird mittels der Fig. 3 und 4 erläutert: Falls der Elektronenberieselungsstrahl auf eine Energie von z. B. +20 Volt gebracht worden ist, d. h., das Potential der Lochmaskenscheiben 1 und 5+20 Volt

Der Elektronenflachstrahl 2 passiert dort ebenfalls io beträgt, tritt der Elektronenstrahl, wenn sich die Ab

eine Lochmaske, nämlich die Eintrittslochmaske 1. Diese stellt im wesentlichen die Basis für das eine Parallelgitter eines kombinierten Ablenk-Steuersystems dar. An ihr befestigt ist zunächst in Form

lenkelemente 30 und 32 auf dem gleichen Potential befinden, ungehindert durch die beiden Öffnungen der Lochmasken 1 und 5 hindurch und wird durch die Linse bei' 14 im Punkt 8 auf der Speicherelek-

einer Art T-Schiene das eine der beiden eine Einheit 15 trode 6 abgebildet. Bei einem Potential von z. B.

bildenden Gitterelemente 29. Der dazugehörige Querbalken (Flansch) 33 der T-Schiene 29 hat eine besondere Bedeutung hinsichtlich der zusätzlichen Steuerfunktion im Rahmen der Ablenk-Steuerkombination.

+ 30VoIt an dem Gitterelement 30 wird der Elektronenstrahl nach links, bei einem Potential von z.B. + 10VoIt nach rechts abgelenkt. Zum Sperren des Elektronenstrahls nach Art eines Gatters wird an die

An der T-Schiene 29 ist mit Hilfe eines Isolierstücks 20 Ablenkelemente 30 und 32 ein gegen die Kathode

34 das zweite zu einer Einheit gehörende Gitterelement 30 befestigt. Es gelingt auf diese Art und Weise, das Spannen der isolierten Elemente, meist Drähte auf einen Rahmen, zu vermeiden und statt

negatives Potential, z.B. —10 bis -3OVoIt gelegt und damit erreicht, wie in Fig. 4 speziell dargestellt ist, daß ein Teil der Elektronen umkehrt, ein anderer Teil so stark abgelenkt wird, daß er nicht mehr durch

Potentialfeld 16, wie es in der Fig. 4 angedeutet ist. Ein Elektron 17 am linken Rand wird durch die

dessen die Elemente an dem stabilen Gerüst der 25 die zweite Lochmaske 5 hindurchtreten bzw. diese Lochmaske 1 zu befestigen. Selbstverständlich ist überhaupt nicht erreichen kann. Beim Anlegen von auch ein anderer technologischer Weg möglich, indem -3OVoIt an das Ablenkelement 30 entsteht ein z. B. das isolierende Stück 34 aus Keramik oder Glas
hergestellt wird, auf das die Ablenkelektrode 30 als
eine metallisierte Schicht aufgebracht ist. Trägt die 30 Potentiallinien aus dem Ablenkraum reflektiert. Die Ablenk- und Sperrelektrode 30 das gleiche Potential Elektronen 18 und 19 werden auf das Gitterelement wie die Lochmaske 1, so ergibt sich ein feldfreier 29 abgelenkt. In der erwähnten Darstellung zeigt sich Raum derart, daß der durch die Öffnung in der Loch- die vorteilhafte Ausbildung des Gitterelementes 29 maske 1 hindurchtretende Elektronenstrahl 2 gerad- als T-Schiene mit ihrem Flansch 33; diese wirkt nämlinig durch die Anordnung hindurchläuft. Eine 35 lieh zusammen mit der Lochmaske 1 wie ein Faraday-Variation des Potentials an dem Element 30 erzeugt käfig. Die auftreffenden Elektronen können zwar quer über den Strahlraum hinweg ein elektrostatisches Sekundärelektronen erzeugen, jedoch werden diese Ablenkfeld, welches den gesamten Elektronenstrahl 2 durch das Gegenfeld des Gitterelements 30 zurückauslenkt. Im dargestellten Fall ist ein negatives Poten- gehalten und können deshalb die Abbildung des tial von einigen Volt, bezogen auf Kathodenpotential, 40 übrigen Elektronenstrahls nicht stören, an das Gitterelement 30 angelegt, so daß der Elek- Entsprechende Verhältnisse ergeben sich auch an

tronenstrahl 2 nach rechts ausgelenkt wird. Er trifft der Lochmaske 5 und den daran befestigten Ablenkauf eine zweite Lochmaske 5, die im Vergleich zur elementen 31 und 32.

Lochmaske 1 kleinere Öffnungen 7 zum Durchtritt In Fig. 5 ist ein Elektronenberieselungssystem dar-

und zur Begrenzung des Elektronenstrahls hat. Die 45 gestellt, durch das ein gebietsweises Berieseln des Ablenkspannung am Element 30 erhält solche Werte, Steuer-Ablenksystems mit langsamen Elektronen erdaß der abgelenkte Strahl gerade noch die öffnung 7 folgt. Eine Elektronenstrahlquelle, bestehend aus der Lochmaske ausfüllt. Der so durch die Öffnung einer längs erstreckten Kathode 44, umgeben von hindurchtretende Teil des Elektronenstrahls wird mit einer Zuganode und Strahlformungselektrode 45, erHilfe einer Sammellinsenwirkung, die durch das vor- 50 zeugt einen Elektronenbandstrahl, der zwischen den handene stark beschleunigende Hochspannungsfeld jeweils aus zylindrischen Flächen bestehenden Abzwischen der Lochmaske 5 und der Speicherelek- lenkelektroden 46 und 47 eingeschossen wird. Dabei trode 6 hinter der Öffnung 7 entsteht, auf die Speicher- ist das Potential der Elektrode 46 immer positiver elektrode 6 fokussiert. Um eine einwandfreie Fokus- als das der Elektrode 47 zu wählen. Je nach dem sierung zu erreichen, besitzt die Lochmaske 5 an ihrer 55 Potentialunterschied dieser beiden Elektroden 46 und unteren Seite zylindrische Aufsätze 13, an deren 47 wird der Elektronenstrahl 48, 48' an verschiede-Enden 14 jeweils eine Beschleunigungslinse großen nen Stellen der z. B. mit einem Maschengitter 49 als Querschnitts entsteht, die nur in ihrem zentralen Prallgitter überspannten Ebene fokussiert, und zwar kleinen Teil von dem abzubildenden Elektronen- zu senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Streifen strahl durchsetzt wird, wodurch die sphärische Aber- 60 50 bzw. 50'. Die Form der Elektroden ist so gewählt, ration bei der Abbildung sehr klein gehalten wird. daß die jeweils verschieden stark abgelenkten Elek-Diese Linse bildet dann den unabgelenkten Strahl tronenstrahlen stets auf das z. B. als Prallelektrode in 8 und den abgelenkten in 8' der Speicherelek- dienende Maschengitter 49 senkrecht auftreffen, wound:. 6 ab. bei jedoch trotz der mit jeder Ablenkung verbunde-Zur Ablenkung des Elektronenstrahls in senk- 65 neu Fokussierung infolge der eigenen Raumladung rechter Richtung zu der bisher betrachteten Ablen- des Elektronenstrahls ein paralleler oder schwach kung trägt die I .odunaske 5 auch auf ihrer der Kathode divergenter Strahl ins Steuer-Ablenksystem eintreten zugewandten Seile eine entsprechende Einrichtung kann. Mil besonderem Vorteil wird die Hintrittsloeh-

maske unmittelbar hinter dem Prallgitter 49 angeordnet, oder aber die Lochmaske kann selber als Prallgitter dienen. Die Absaugfelder vor der Prallelektrode sind bei der Anordnung der Ablenkfokussierung immer genügend stark, um vagabundierende Elektronen zu beseitigen. Die Prallelektrode 49 selber muß die Verlustleistung des Berieselungsstrahls entweder beim direkten Auftreffen der Elektronen oder bei ihrer Reflexion vom Ablenk-Steuerelement her aufnehmen und deshalb entsprechend robust ausgeführt sein.

Eine besonders einfache Anordnung eines Elektronenberieselungssystems wird gemäß F i g. 6 dadurch erreicht, daß auf eine ebene Speicherplatte verzichtet wird und statt dessen zu einer zylinderförmigen Speicherelektrode übergegangen wird. Auch die zugehörigen Lochmasken und das Steuer-Ablenksystem, d. h. also auch die entsprechenden Parallelgitter werden als konzentrische Zylinderflächen «ausgebildet. In diesem Fall wird als Emissionsquelle ein Kathodenröhrchen 53 vorgesehen, welches sich in der Achse der betreffenden Speicherröhre befindet. In seiner nächsten Umgebung sind isolierte Gitterdrähte 54, etwa 70 an der Zahl, auf einem entsprechenden Zylindermantel angeordnet, die im allgemeinen ein gegen die Kathode negatives Potential besitzen. Zur Auswahl der jeweiligen Vorzugsrichtung für einen Elektronenflachstrahl wird einer dieser Gitterdrähte

54 positiv getastet, so daß die gesamte Emission der Kathode in dieser bevorzugten Richtung austritt. Dadurch entsteht ein flaches Elektronenstrahlbündel 58, welches auf dem z. B. aus der Eintrittslochmaske, meist aber aus einem Prallgitter bestehenden Zylinder

55 eine mehr oder weniger scharfe Abbildung erzeugt, wobei ein senkrechter Eintritt erfolgt. Dahinter werden dann z. B. die Ablenkelemente 56 und 57 eines aus zwei Parallelgittern bestehenden Ablenk-Steuersystems und daran anschließend hinter einer weiteren Lochblende die betreffende Speicherelektrode angeordnet.

Mit der an Hand eines Ausführungsbeispiels beschriebenen Konstruktion gelingt es, einmal in vorteilhafter Weise das Befestigungsproblem der sonst frei gespannten Drähte in ausreichend stabiler und gegen Erschütterung unempfindlicher Form zu lösen und außerdem weitgehend einwandfreie Feldverhältnisse für den durchtretenden Elektronenstrahl zu schaffen. Durch die zusätzliche Anbringung von Blechzylindern an der Rückseite der Austrittslochmaske Wird im Beschleunigungsfeld durch die Ausbildung genügend großer Sammellinsen eine sehr saubere eindeutige Abbildung des abgelenkten Elektronenstrahls auf der Speicherelektrode erreicht.

Die Gesamtzahl der Kontakte für das Steuer-Ablenksystem ist mit Vorteil sehr gering im Vergleich zu der anderer Flächenspeicherröhren gleicher Güte, nämlich nur 2 · 70 = 140 Durchführungen. Die einzelnen Ablenk-Steuerelemente 30 und 32 sind zwar einzeln ansteuerbar, werden aber alle gleichzeitig mit dem gleichen Potential getastet, wenn sie nicht gerade nach Gatterart sperren sollen. Dadurch läßt sich die Schaltung für die Aufzeichnung der Röhre sehr wesentlich vereinfachen. Die Änderung des Potentials an den Ablenk-Steuerelementen 30, 32 erfolgt somit lediglich zwischen den Weiten -f-10 und 1-30VoIt bzw. beim Sperren bis zu etwa -30 Volt.

Da die Ausnutzung der jeweiligen Wirkung des auf die Speicherelektrode gelangenden Elektronenstrahls praktisch nie augenblicklich erfolgt, muß für eine Speicherung zwecks Wiedergabe der betreffenden Signale eine Umsetzung erfolgen. Dies kann einmal in der gebräuchlichsten und einfachen Form durch Aufladung eines Isolators elektrostatisch erfolgen, indem elektrische Ladungen (Aufladung) erzeugt werden.

Es können aber auch chemische Einwirkungen hervorgerufen werden, bei denen Wärme oder Ionisierungspotentiale Einfluß haben und die rückgängig gemacht oder sonstwie ausgewertet werden können.

Darüber hinaus ist es aber auch möglich, über die Erzeugung von Licht mit entsprechenden Leuchtstoffen Schwärzungen an Photochrom-Glas zum nachträglichen Steuern von Fotozellen oder Elektronenvervielfachern hervorzurufen.

Auch eine magnetische Einwirkung kann durch eine Beeinflussung von geeigneten magnetischen Substanzen, insbesondere von Ferriten, durch den Elektronenstrahl erfolgen.

Claims (18)

Patentansprüche:

1. Elektronenstrahlröhre zum Aufzeichnen, Speichern und Wiedergeben von elektrischen Signalen für elektrische Rechen- und Datenverarbeitungs- oder Vermittlungseinrichtungen nach Art einer Flächenspeicherröhre mit einer Speicherelektrode, vor deren einer Elektronenstrahlquelle zugewandten Seite mindestens ein Paar hintereinander und parallel angeordneter, aus je einer Lage ausschließlich paralleler Elemente bestehender Gitter, wobei die Elemente verschiedener Gitter aufeinander senkrecht stehen, als Steuersystem derart angeordnet ist, daß durch gleichzeitiges Ändern des Potentials zu positiven Werten an je einem oder je zwei benachbarten Elementen jeden Gitters von einem senkrecht auftreffenden Elektronenstrom langsamer Elektronen nur Elektronen in unmittelbarer Nähe dieser Elemente hindurchgelangen, urn die Speicherelektrode abzutasten, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Steuersystem (3,4) und der Speicherelektrode (6) ein Paar hintereinander und parallel angeordneter, aus je einer Lage ausschließlich paralleler Elemente (9, 10; 29, 30 und 11, 12; 31, 32) bestehender Gitter, wobei die Elemente verschiedener Gitter aufeinander senkrecht stehen, als elektrostatisches Ablenksystem eingefügt ist, daß zwischen diesem und der Speicherelektrode (6) eine Lochmaske (5, Austrittslochmaske) angeordnet ist, deren Lochmuster dem durch die gekreuzten Gitter des Steuersystems gegebenen Muster angepaßt ist und daß das jeweils von den Gitterelementen bzw. Maskenlöchern gebildete Muster des Steuersystems, des Ablenksystems und der Lochmaske bis zu tausendfach gröber ist, als es der Anzahl der zu speichernden Bits entsprechen würde.

2. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Speicherelektrode (6) und Lochmaske (5, Austrittslochmaske) die Elektroden für ein Beschleunigungssystem zum Fokussieren des abgelenkten Elektronenstrahls bilden.

3. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (7) der Lochmaske (5, Austrittslochmaske) quadratisch sind.

4. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, da-

durch gekennzeichnet, daß die Menge der Gitterelemente (9, 10; 29, 30 und U, 12; 31, 32) des Ablenksystems aus zwei verschieden geformten Elementen besteht, die in abwechselnder Reihenfolge angeordnet sind und von denen jeweils zwei einander benachbarte eine Ablenkeinheit (10-9; ■ 12-1.1.) bilden.

5. Elektronenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 2 bis· 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Löcher (7) in der Lochmaske (5, Austrittsiochmaske) etwa um eine Größenordnung kleiner ist als der Querschnitt, begrenzt durch die jeweils benachbarten, eine Ablenkeinheit darstellenden Gitterelemente zweier sich kreuzender Gitter des Ablenksystems.

6. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichartig geformten Elemente galvanisch miteinander jeweils zu einer Gruppe verbunden sind.

7. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinander senkrecht stehenden Elemente (10, 12) zweier Gruppen durch besondere Formgebung zu einem mechanisch stabilen Aufbau vereinigt sind.

8. Elektronenstrahlröhre nach. Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander mechanisch vereinigten Elemente (10. 12) zweier Gruppen in Form von steifen Blechstreifen ausgebildet und derart aneinander befestigt sind, daß ihre freien Kanten in der Ebene verlaufen, die durch die als Drähte ausgebildeten Elemente (9,11) der jeweils anderen Gruppe von Elementen gebildet ist.

9. Elektronenstrahlröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppe von Elementen (29)

. des ersten Gitters des Ablenksystems an einer zwischen Elektronenstrahlquelle und Ablenksystem befindlichen Lochmaske (1, Eintrittslochmaske) gleichen Musters und eine entsprechende Gruppe von Elementen (31) des zweiten Gitters an einer zwischen Ablenksystem und Speicherelektrode (6) angeordneten zweiten Lochmaske (5, Austrittslochmaske) derart befestigt ist, daß sich alle Elemente zwischen den beiden Lochmasken befinden.

10. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht galvanisch mit den beiden Lochmasken (1,6) verbundenen Elemente (30,32) des Ablenksystems getrennt aus der Röhre herausgeführt sind und diese zur Einsparung des vorgeschalteten Steuersystems (3, 4) durch besondere Formgebung zu kombinierten Ablenk-Steuerelementen mit Gatterwirkung ausgebildet sind.

11. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbar an der Eintrittslochmaske befestigten Elemente (29) des ersten Gitters des Ablenksystems aus T-Schienen (29, 33) bestehen, an denen jeweils die aus Blechstreifen bestehenden Elemente (30) der anderen Gruppe des gleichen Gitters isoliert befestigt sind.

12. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die an der Austritts- (5) als auch an der Eintrittslochmaske (I) befestigten Elemente des Ablenksystems etwa i;kii:he Form haben.

13. Elektronenstrahlröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochquerschnitt der Eintrittslochmaske (1) etwa um eine Größenordnung größer ist als der der Austrittslochmaske (5).

14. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 13. dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Speicherelektrode (6) zugekehrten Seite der Austrittsiochmaske (5) jeweils zu den Löchern konzentrische, zur Speicherelektrode (6) hin offene Blechzylinder (13) zum Fokussieren der abgelenkten Elektronen derart angeordnet sind, daß sich benachbarte Zylinder berühren und ihre Länge bis etwa die Hälfte des Abstandes Austrittsiochmaske (5) — Speicherelektrode (6) beträgt.

15. Elektronenstrahlröhre nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche ! bis 14. dadurch gekennzeichnet, daß in Elektronenstrahlrichtung vor dem Steuer-(3,4) und Ablenksystem (9, 10; 29, 30 und 11, 12; 3i, 32) ein Elektronenberieselungssystem (44, 45) angeordnet ist, dessen aus einer Elektronenquelle (44) austretende Elektronen durch elektrostatische Ablenkung derart gesteuert werden, daß ihr Eintritt in die Ebene der Eintrittslochmaske senkrecht erfolgt.

16. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 15. dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenksystem des Elektronenberieselungssystems aus einem Zylinderkondensator (46,47) besteht, bei dem innerhalb eines die eine Ablenkelektrode darstellenden äußeren Halbzylinders (47) als zweite Elektrode ein geschlossener Zylinder (46) kleineren Durchmessers seitlich vom Elektronenberieselungssystem (44, 45) derart angeordnet ist. daß der vom mit Zuganode und Fokussierungselektrodc versehenen Elektronenbericsdungssystem (44,45) ausgehende Bandstrahl infolge des hohen positiven Potentials des kleineren Zylinders (46) auf gekrümmten Bahnen (48) abgelenkt und fokussiert durch eine gemeinsame, von einer Prall-Netzelektrode gebildeten Ebene (49) austritt.

17. Elektronenstrahlröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Elektrodensystem, bei dem sowohl die Speicherelektrode als auch das Ablenk-Steuersystem (56, 57) mit seinen beiden Lochmasken konzentrische Zylinderflächen bilden, das Elektronenberieselungssystem aus. einer längs der Zylinderachse sich erstreckenden Kathode (53) besteht, die von einem koaxialen, innerhalb des Ablenk-Steuersystems (56, 57) angebrachten Zylinder käfigartig angeordneter, gegeneinander isolierter Gitterstäbe (54) als Steuerelemente derart umgeben ist, daß um einen einzelnen mit hohem positivem Potential versehenen Gitterstab herum der Austritt eines radial gerichteten flachen Elektronenstrahlbündels (58) erfolgt.

18. Verfahren zum Aufzeichnen elektrischer Signale mit einer Speicherröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Elektronenberieselungssystem auf ein Teilgebiet der z. B. auf -r 50 V befindlichen Eintrittslochmaske (55) senkrecht auftretenden, langsamen Elektronen von einigen 10 Vok nach Durchtriti durch die betref-

(enden Maskenlöcher hinsichtlich beider Ablenkrichtungen durch das jeweils verminderte positive Potential aller zur Gruppe der getrennt herausgeführten, ablenkenden Gitterelemcnte mehr oder weniger stark derart seitlich abgelenkt werden, daß der Strahl noch mit Sicherheit die zugeordneten Maskenlöcher der Austritlslochmaske überdeckt und daß dann hinter der Austrittslochmaske der Elektronenstrahl unter dem Einfluß des starken Beschleunigungsfeldes der Speicherelektrode durch die sich am Ende eines offenen Fokussierungszylinders ausbildende Linse fokussiert und abgelenkt mit erheblicher Geschwindigkeit auf die Speicherelektrode auftrifft.

1°. Verfahren zum Sperren des Aufzeichnungs-

Vorganges von elektrischen Signalen mit einer Speicherröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Elektronenberieselungssystem auf ein Teilgebiet der z. B. auf +50 V befindlichen Eintrittslochmaske (55) senkrecht auftreffenden langsamen Elektronen von einigen K)V nach Durchtritt durch sämtliche entsprechenden Maskenlöcher hinsichtlich beider Ablenkrichtungen durch jeweils ein genügend negatives Potential an den zum betreffenden Maskenloch gehörenden ablenkenden Gitterelementen derart ab- bzw. umgelenkt werden, daß sie weder die Austrittslochmaske noch die dahinter angeordnete Speicherelektrode erreichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen