DE1614899C3

DE1614899C3 - Verfahren zum Betrieb einer Speicherröhre

Info

Publication number: DE1614899C3
Application number: DE1614899A
Authority: DE
Inventors: Charles Byron Portland Oreg. Gibson Jun. (V.St.A.)
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1966-12-07
Filing date: 1967-12-05
Publication date: 1980-02-21
Also published as: DE1614899A1; NL161917C; GB1205820A; NL6716634A; US3426238A; JPS566107B1; DE1614899B2; FR1549664A; NL161917B

Description

νχ

''/Ο -'V-ϊϊ

(D

(2)

wobei die Symbole folgende Bedeutung haben:

ι,, = Strahlstrom des Lesestrahls während der Ablesung;

ir = Strahlstrom der Flutelektronen;
(5i = Sekundäremissionsverhältnis für /^,(größer als

Ö2 = Sekundäremissionsverhältnis für //-(kleiner als 1):

V₀ — erstes kritisches Potential;

C = Kapazität des gerade abgelesenen Flächcnelemcnis des Dielektrikums.

3. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche auf eine Speicherröhre mit einem lichtempfindlichen Speicherdielektrikum, das seinen elektrischen Widerstand bei Belichtung ändert.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Speicherröhre mit einem dielektrischen Speicherschirm zur Speicherung von Informationen in Form elektrischer Ladungen bzw. Potentiale, mit mindestens einem System zur Erzeugung eines Schreibbzw. Lesestrahls mit einer solchen Beschleunigungs- i spannung, daß beim Auftreffen des Strahls auf den Speicherschirm mehr Sekundärelektronen ausgelöst werden als Primärelektronen auftreffen (Sekundäremis- ; sionsverhältnis größer als eins), mit einem System zum · Ablenken des Schreib- bzw. Lesestrahls über den j Speicherschirm, mit einem System zum Erzeugen von Flutelektronen geringer Geschwindigkeit, die beim Auftreffen auf den Speicherschirm an den einzelnen Flächenelemente!! eines von zwei stabilen Potentialen < aufrecht erhalten, weil bei dem niedrigeren dieser Potentiale das Sekundäremissionsverhältnis für die Flutelektronen kleiner, bei dem höheren dagegen größer als eins ist, und mit einer Signalelcktrode zum Abgreifen von elektrischen Lescsignalen, wobei zum Lesen einer Information der Lesestrahl in einem regelmäßigen Muster über die Informationen speichernden Flächen des Speicherschirmes abgelenkt wird.

Ein solches Verfahren ist der NL-OS 66 03 930 zu entnehmen. Bei Ladungsbild-Speicherröhren kann man Informationen in Form elektrischer Ladungen speichern. Die Information kann dabei eine digitale sein, oder eine bildliche, zum Beispiel die Darstellung einer Kurve oder dergleichen. Solche Ladungsbild-Speicher- '. röhren sind mit einer Schreibkathode zum »Schreiben« der Information auf das Speicherdielektrikum sowie mit i einer oder mehreren Flutelektronenkathoden ausgestattet, welche dazu dienen, bei dem bekannten bistabilen Ladungsbild-Speicherverfahren das Ladungsbild für unbegrenzte, jedoch steuerbare Zeit auf dem j Speicherdielektrikum aufrecht zu erhalten. Die Informationen werden mit einem Lesestrahl schneller Elektronen, für dessen Erzeugung entweder die Schreibstrahlkathode oder eine andere entsprechende Kathode dient, wieder gelesen. Bei dem Lesevorgang wird dabei eine Ladung auf eine bestimmte Flächeneinheit aufgebracht, welche dann ein Ausgangssignal an einer Sammelelektrode am Speicherdielektrikum entsprechend der gespeicherten Information abgibt. Bei dieser Betriebsweise des Lesens der gespeicherten Informationen besteht jedoch die Gefahr der Zerstörung der gelesenen Informationen dadurch, daß das Lesen der Informationen in derselben Weise vor sich geht wie das Speichern der Informationen.

Zum Lesen der Informationen kann zum Beispiel ein Strahl schneller Elektronen rasterförmig über die Oberfläche des Speicherdielektrikums umgetastet werden, um nacheinander die verschiedenen Speicherstellen zu erreichen und einen Teil der Information oder die ganze gespeicherte Information zu lesen. Wenn der Lesestrahl sehr schnell und nicht sehr häufig über das Speicherdielektrikum umgetastet wird, ist eine Zerstörung der Information, nicht zu befürchten. Bei schnellem

Lesen der Information mit einem sich schnell über das Speicherdielektrikum bewegenden Lesestrahls treten aber Bandbreitenprobleme auf, wenn die gelesene Information über die üblichen Kommunikationswege von der Speicherstelle an eine andere Stelle geleitet werden sollen. Dabei hängt ungünstigerweise der Lesestrom auch noch von der Geschwindigkeit ab, mit welcher der Lesestrahl über das Speicherdielektrikum gefahren wird. Wenn die Rasterabtastgeschwindigkeit und der Lesestrom verringert werden, dann wird auch der der Lesung entsprechende Strom kleiner, der z. B. den Informationsinhalt eines bestimmten Teilstücks des Speicherdielektrikums darstellt. Dabei werden aber die der Lesung entsprechenden Signalströme so klein, daß sie mit den heute zur Verfügung stehenden Verstärkern nur sehr schwierig verstärkt werden können, auch wenn berücksichtigt wird, daß Verstärker mit hervorragenden Leistungen zur Verfügung stehen. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb einer Speicherröhre der eingangs definierten Art zu schaffen, bei welcher bei der Lesung nicht die Gefahr besteht, daß das Lesesignal zerstört wird, wobei jedoch auch die Möglichkeit einer relativ langsamen Abtastung V gegeben sein soll, so daß die ausgelesenen Informationen über Kanäle mit niedriger Bandbreite übertragen werden können.

j Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß der Lesestrahl in solcher Weise gepulst wird, daß an einem vom Lesestrahl getroffenen Flächenelement des Speicherschirms, das sich auf dem niedrigeren der beiden stabilen Potentiale befindet, während eines Impulses das Potential unterhalb eines ersten kritischen Potentials bleibt, bei dem das Sekundäremissionsverhältnis für die Flutelektronen gleich eins ist, und daß die Pause zwischen zwei Impulsen so lang ist, daß die Flutelektronen in dieser Pause das Potential des vom Lesestrahl getroffenen Flächenelements wieder auf den niedrigeren stabilen Wert zurücktreiben.

Insbesondere sollen nach einer Ausgestaltung der Erfindung die Impulse solche Breite und einen solchen Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen haben, daß für die Zeit t, während welcher innerhalb eines Impulses der Lesestrahl auf ein Flächenelement gerichtet ist, und für die Zeit T, in welcher zwischen zwei !' aufeinanderfolgenden Impulsen keine

Lesestrahlelektronen auf das abgelesene Flächenelement fallen, folgende Ungleichungen gelten:

f <

T>

(D

(2)

wobei die Symbole folgende Bedeutung haben: .

ip = Strahlstrom des Lesestrahls während der Ablesung;

ir = Strahlstrom der Flutelektronen;

öi = Sekundäremissionsverhältnis für/_p(größer als 1);

($2 = Sekundäremissionsverhältnis für//(kleiner als 1);

V_e = erstes kritisches Potential;

C = Kapazität des gerade abgelesenen Flächenelements des Dielektrikums.

Das Verfahren nach der Erfindung kann auf eine Speicherröhre mit einem lichtempfindlichen Speicher-

50

55

60

65 dielektrikum angewendet werden, das seinen elektrischen Widerstand bei Belichtung ändert.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ladungsbildspeicherröhre und eine Schaltungsanordnung zu deren Betrieb,

Fig.2 ein Prinzipschaltbild einer weiteren Ladungsbildspeicherröhre mit zugeordneten Schaltungsteilen, welche mit der Anordnung nach Fig. 1 verbunden und an einem entfernten Ort vorhanden ist,

F i g. 3 eine graphische Darstellung des Dielektrikumpotentials gegen das Signalelektrodenpotential bei einer im Betrieb befindlichen Speicherröhre,

Fig.4 eine graphische Darstellung des Sekundärelektronenemissionsverhäknisses des Speicherdielektrikums gegen das Potential des Dielektrikums.

Bei der Anlage nach Fig. 1 bezeichnet 10 den aus Isolatormaterial bestehenden Kolben einer Speicherröhre. Eine Hauptkathode weist einen Heizdraht 12 auf, eine Kathode 14, die an einer negativen Hochspannungsquelle liegt, ein Steuergitter 16 und die Fokussierund Beschleunigungsanordnung 18. Der von der Hauptkathode erzeugte Schreibstrahl 20 wird durch Horizontalablenkplatten 22 und Vertikalablenkplatten 24 abgelenkt. Dann fällt der Strahl auf ein Speicherdielektrikum 46 am anderen Ende der Röhre.

Die Ladungsbild-Speicherröhre weist ferner eine oder zwei Flutelektronenkathoden 26 und 28 mit Steuergitter 30 und Anode 32 im Bereich der dielektrikumseitigen Enden der Vertikalablenkplatten 24 auf. Die Kathoden 28 werden zweckmäßig auf einem Potential von 0 Volt gehalten, während die Steuergitter 30 an —25 Volt liegen. Die von den Flutelektronenkathoden 26, 28 abgegebenen langsamen Elektronen gelangen in Form eines sich stark verbreiternden Bündels gleichmäßig auf das Speicherdielektrikum 46.

Zwischen Speicherdielektrikum 46 und den Flutelektronenkathoden 26, 28 sind mehrere Elektroden 34, 40 an der Innenfläche des Kolbens 10 angebracht. Die erste Elektrode 34 liegt am mittleren Punkt eines Spannungsteilers mit Widerständen 36 und 38, die ihrerseits zwischen +250VoIt und Erde liegen. Die erste Elektrode 34 liefert ein gleichförmiges Feld zur Kollimierung des Elektronenstrahls. Neben dem Speicherdielektrikum liegt eine Kollektorelektrode 40. Diese ist mit dem mittleren Punkt eines aus Widerständen 42 und 44 bestehenden Spannungsteilers verbunden, der zwischen Erde und +500VoIt liegt. Die zweite Elektrode 40 dient außerdem zum Sammeln von Sekundärelektronen, worauf später zurückgekommen wird.

Das Speicherdielektrikum 46 ist an der Innenseite einer vorderen Glasplatte 48 angeordnet und weist eine durchsichtige Signalplatte 50 auf, auf welcher ein fotoempfindliches Dielektrikum 52, zweckmäßig eine einstückige Schicht aus Leuchtstoff des Typs P-I angebracht ist. Die Signalplatte 50 ist ein durchsichtiger dünner und leitender Belag z. B. aus Zinnoxyd und ist mit dem Mittelabgriff eines Spannungsteilers bestehend aus den Widerständen 56 und 58 verbunden, welche zwischen Erde und +500 Volt liegt. Die verschiedenen Betriebsspannungen sind dabei so gewählt, daß man das in F i g. 4 dargestellte Sekundäremissionsverhältnis in bezug auf das Potential des Dielektrikums erhält.

Der Eingang eines wechselspannungsgekoppelten Verstärkers 54 liegt an der Signalplatte oder -elektrode

50. Der Verstärker 54 steuert einen nachgeschalteten Schmitt-Trigger 57, dessen Ausgang an einem Multivibrator 59 liegt. Der Schmitt-Trigger 57 und der Multivibrator 59 dienen als Impulsformungskreise bzw. Impulsstreckkreise, welche Ausgangssignale 60 gleichförmiger Länge und Größe zu Zeitpunkten liefert, wenn die Eingangsspannungsschwelle des Schmitt-Triggers 57 überschritten wird. Die Ausgangsimpulse 60 des Multivibrators 59 werden einer Mischstufe 61 eingegeben, welcher als zweiter Eingang der Ausgang eines Abtast- und Synchronisationsgenerators 62 eingegeben ist.

Der Abtast- und Synchronisationsgenerator 62 liefert im wesentlichen die Horizontal- und Vertikal-Ablenksignale an die Platten 22 bzw. 24 der Röhre. Diese Abtastsignale haben im wesentlichen die Gestalt von den in Fernsehgeräten verwendeten und bewirken eine systematische und periodische Rasterabtastung des Dielektrikums 46 durch den Elektronenstrahl 20. Die diesem Raster entsprechenden Synchronisation'ssignale werden über die Leitung 64 in die Mischstufe 61 gespeist. Die Synchronisationssignale 66 erscheinen am Ausgang der Mischstufe 61 gemischt mit dem Ausgang des Multivibrators 59. Der Ausgang der Mischstufe 61 wird an ein Bandpaßfilter 68 und von diesem an eine Telefonleitung 70 gelegt, welche zur Übermittlung der Information an eine entfernte Station dient.

Das Steuergitter 16 der Schreib- und Lesestrahlkathode ist über einen Umschalter 72 entweder mit einem Schreibsignalgenerator 74 oder einem Abfrageimpulsgenerator 76 verbindbar. Der Schreibsignalgenerator 74 legt eine geeignete Spannung an das Gitter 16, um Informationen darstellende Ladungen auf das Dielektrikum zu schreiben, wo diese Ladungen durch den bekannten bistabilen Speicherprozeß (Sekundärelektronenemission) gespeichert werden. Der Schreibsignalgenerator 74 erzeugt seine Ausgangsgröße zu derselben Zeit, in welcher der Schreibstrahl 20 entweder auf ein bestimmtes Flächenelement gerichtet ist oder eine Abtastbewegung über das Speicherdielektrikum durchführt. Wenn der Schalter 72 sich in der anderen Stellung befindet, liefert der Abfrageimpulsgenerator 76 eine Reihe kurzer positiver Spannungsimpulse 78, die zum Ablesen der Information dienen, wodurch eine Ausgangsgröße an der Signalelektrode 50 erscheint. Die Impulse haben dabei solche Gestalt bzw. solche Länge, daß auf dem Speicherdielektrikum 46 weder eine Information aufgezeichnet noch eine dort bereits gespeicherte zerstört werden kann; auf den Mechanismus wird im einzelnen zurückzukommen sein. Die Wiederholungsfrequenz der Impulse 78 ist relativ hoch, z. B. eine Größenordnung höher als die Wiederholungsfrequenz der Informationen über welche der Elektronenstrahl 20 während des Ablesens streicht. Natürlich kann diese Wiederholungsfrequenz nicht die maximale Signalzahl pro Zeiteinheit des Ausgangssystems überschreiben.

Im Betrieb sind die Polaritäten der an der Röhre anliegenden Signale derart, daß der Strahl 20. Elektronen so hoher Geschwindigkeit zum Schreiben enthält, daß Sekundärelektronenemission am Speicherdielektrikum 52 stattfindet. Sekundärelektronen werden dann von der Kollektorelektrode 40 gesammelt, wozu das Potential der Kollektorelektrode 40 so gewählt ist, daß es gerade wenig höher ist als das Potential der Signalelektrode 50. Das Speicherdielektrikum 52 kann auch eine derart poröse Struktur haben, daß aus der beschossenen Oberfläche des Dielektrikums 52 austretende Sekundärelektronen durch das Speicherdielektrikum selbst hindurchtreten können und erst dann gesammelt werden.

Die Erzeugung von Sekundärelektronen aus einer Flächeneinheit des Dielektrikums 52 bewirkt, daß diese Flächeneinheit positiv geladen wird. Diese Flächeneinheit wird dabei nach Aufhören des Beschüsses mit dem Schreibstrahl 20 auf einem positiven Potential gehalten, wozu die Flutelektronen aus den Flutelektronenkathoden dienen. Die von den Flutelektronenkathoden 26 erzeugten Elektronen haben eine relativ geringe Geschwindigkeit wenn sie auf das Dielektrikum auftreten. Diese Geschwindigkeit der Flutelektroncn ist normalerweise so gering, daß sie keine Informationen auf das Dielektrikum schreiben können. Wenn Flutelektronen auf Teile des Dielektrikums treffen, die nicht beschrieben wurden, dann haben diese Flutelektronen die Tendenz, solche nicht beschriebene Flächenteile auf dem negativen Potential der Flutelektronenkathoden, d. h. z. B. 0 Volt zu halten. Die Flutelektronen werden aber von vorher beschriebenen und daher positiven Flächenabschnitten des Speicherdielektrikums angezogen und erhalten dadurch eine größere Geschwindigkeit. Die von den positiven, d. h. eine Information speichernden Stellen angezogenen Flutelektronen erhalten durch diese Anziehung eine so hohe Geschwindigkeit, daß sie ebenfalls Sekundärelektronenemission an den positiven Dielektrikumsabschnitten erzeugen, so daß diese Flächen auf einem relativ positiven Potential gehalten werden, das z. B. im Bereich des Potentials der Signalelektrode 50 und der Kollektorelektrode 40 liegt. Das Speicherdielektrikum ist ein zur bistabilen Speicherung verwendbares und hält also darauf »geschriebene« Informationen fest, wobei in der beschriebenen Weise die Flutelektronen alle Stellen des Speicherdielektrikums in einen von zwei stabilen Zuständen treiben, je nachdem ob die Flächenteile beschrieben (positiv) waren oder nicht.

Da das Speicherdielektrikum 52 fotoelektrische Eigenschaften hat, erzeugt ein Lichtbild, welches auf dem Speicherdielektrikum durch die Platte 48 und die Signalelektrode 50 hindurch abgebildet wird, auf dem Speicherdielektrikum ein entsprechendes Ladungsbild. Das Lichtbild erzeugt Ladungsträger im Dielektrikum derart, daß die beleuchteten Flächen des Speicherdielektrikums stärker leitend werden und ein positiveres Potential (vermöge der Signalelektrode 50) annehmen. Ein mit der entsprechenden Intensität auf das Speicherdielektrikum 46 geworfenes Lichtbild wird durch die Wirkung der Flutelektronen in der selben Weise aufrechterhalten wie das durch den Schreibstrahl 20 aufgebrachte Ladungsbild. Um die fotoelektrischen Eigenschaften des Speicherdielektrikums zu erhöhen, kann ein fotoleitendes, d. h. lichtelektrisch aktives Material, z. B. Kadmiumsulfid oder Zinkoxyd, gleichförmig in der Leuchtstoffschicht verteilt sein.

Wie bereits erläutert wurde, bewirkt der Abfrageimpulsgenerator 76 eine Pulsierung des Elektronenstrahles 20, bei welcher die Impulse eine derartige Dauer und Wiederholungsfrequenz haben, daß an der Signalelektrode 50 die Information in solcher Weise ausgelesen wird, daß weder die in den Ablesesignalen enthaltenen Informationen vom Speicherdielektrikum gespeichert werden, noch darauf befindliche Informationen verändert werden. Wenn im Betrieb der Elektronenstrahl 20 eine positiv geladene Stelle des Speicherdielektrikums trifft, dann wird ein Impuls 53 (siehe F i g. 1 links) für jeden solchen Impuls 78 erzeugt. Der Impuls hat eine

relativ kurze Dauer und wird deswegen an die Impulsform und -Streckschaltung einschließlich ' Schmitt-Trigger 57 und Multivibrator 59 gelegt. Der Schmitt-Trigger 57 erzeugt eine Ausgangsgröße von dem Augenblick an, von welchem der Impuls 55 einen vorherbestimmten Spannungspegel überschreitet und die Ausgangsgröße dauert an, bis der Impuls 55 wieder unter einen zweiten vorherbestimmten Spannungspegel fällt. Der Multivibrator 59, zweckmäßig ein monostabiler Multivibrator, liefert Impulse 60 gleichförmiger Amplitude und Länge für jeden derartigen Eingangsimpuls 55 am Schmitt-Trigger 57. Die Ausgangsimpulse 60 des Multivibrators 59 sind so lang, daß sie durch normale Kommunikationskanäle übermittelt werden können. So wird -z. B. eine Anzahl solcher Ausgangsimpulse 60 zusammen mit Synchronisationssignalen 66 über ein Bandpaßfilter 68 an eine Telefonleitung 70 gelegt. Das Bandpaßfilter 68 dient z. B. zum Ausfiltern der 50-Hz- oder 60-Hz-Frequenz der Versorgungsspannung und von niederfrequenten Brummkomponenten. Wie weiter *20 unten im einzelnen noch erläutert werdn wird, kann die Abtastgeschwindigkeit des Lesestrahls 20 in der Speicherröhre beliebig niedrig sein, ohne daß irgendwelche Probleme hinsichtlich der Verfälschung der gespeicherten Informationen entstehen. Da eine solche langsame Ablesegeschwindigkeit möglich ist, kann wiederum die Video-Information über Kanäle beliebiger Bandbreite übermittelt werden.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Speicherröhre insbesondere unter Bezugnahme auf die F i g. 3 und 4 näher erläutert. Eine bistabile Speichereinrichtung, wie z. B. die hier gezeigte bistabile Speicherröhre, weist im wesentlichen in ihrem Kennlinienfeld eine Hysteresisschleife auf, so daß für einen Wert einer unabhängigen Variablen zwei Werte einer abhängigen Variablen existieren. Eine derartige Hysteresisschleife für eine Speicherröhre ist in F i g. 3 dargestellt, in welcher das Potential des Speicherdielektrikums gegen das Potential der Signalelektrode (hier Platte 50) aufgetragen ist. Als Signalelektrodenpotential wird hier die Potentialdifferenz zwischen den Flutelektronehkathoden 28 und der Platte 50 verstanden. Die Potentialdifferenz zwischen den Flutelektronenkathoden 28 und der abgetasteten Oberfläche des Dielektrikums 52 ist die abhängige Variable. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Potentialdifferenz zwischen der Hauptkathode 14 (für den Strahl 20) und der durchsichtigen Leiterschicht 50 immer so hoch ist, daß ein Sekundäremissionsverhältnis mit einem Wert größer als 1 für Elektronen von der Hauptkathode sichergestellt ist. Wenn das Signalelektrodenpotential gemäß Fig. 3 zuerst auf den Wert V_c angehoben wird, dann gibt es nur einen Wert für das Potential des Dielektrikums. Wenn das Signalelektrodenpotential dann langsam auf den Wert V₃ abgesenkt wird, besteht auch nur ein Wert für das Speicherdielektrikumspotential. Wenn aber das Signalelektrodenpotential dazwischen auf Vb gebracht wird, bestehen zwei Möglichkeiten für das Dielektrikumspotential. Weil aber das Dielektrikumspotential auf einem gleichförmigen Potential war, als das Signalelektrodenpotentiai auf dem Wert V₃ war, befindet sich das Dielektrikumspotential immer noch auf einem gleichförmigen Wert entsprechend dem unteren Punkt 80 in Fig. 3. Wenn ein Ladungsmuster auf das Dielektrikum aufgezeichnet wird, indem bestimmte Flächenteile des Dielektrikums auf ein höheres Potential angehoben werden, z. B. durch den Schreibstrahl, dann besteht das Speichern der Information darin, daß die mit einem höheren Potential ausgestatteten Teile des Dielektrikums sich auf dem in Fig.3 bei 82 eingezeichneten Potential befinden, und zwar im wesentlichen wegen der vom Strahl 20 erzeugten Sekundärelektronenemission. Das »Beschreiben« kann natürlich auch durch Absenken des Widerstandes eines entsprechenden Teiles des Speicherdielektrikums durch Fotoleitfähigkeit durchgeführt werden. Nach Aufbringen der Information auf das Dielektrikum in Form positiver Ladung wird das Ladungsbild durch die Wirkung der Flutelektronen aufrechterhalten, wobei also die negative Polarität der nicht »beschriebenen« Gebiete aufrechterhalten wird, und die Sekundärelektronenemission aus den positiven Gebieten fortgesetzt wird.

F i g. 4 zeigt das Sekundärelektronenemissionsverhältnis in Abhängigkeit von dem Dielektrikum-Potential, wobei Flutelektronen auf das Dielektrikum fallen. An drei Stellen der Kurve ist das Sekundärelektronenverhältnis gleich eins. Bei Vj ist <5=1, weil das Speicherdielektrikum, insbesondere die beschossene Oberfläche des Dielektrikums 52 so viel Elektronen gesammelt hat, daß sein Potential einige Zehntel Volt negativ bezüglich der Flutelektronenkathode ist, wodurch also alle von dieser kommenden Elektronen abgewiesen werden. Bei V_e ist das Beschleunigungspotential so hoch, daß die beschossene Oberfläche des Dielektrikums Sekundärelektronen aussendet und bei Vf ist die Dielektrikumsoberfläche einige Volt höher aufgeladen als die Sammelelektrode und alle Sekundärelektronen, die über die Primärelektronen hinausgehen, werden auf das Dielektrikum zurückgeführt. Vd und Vf sind stabile Potentiale. Wenn das Potential des Dielektrikums von Vd anzusteigen beginnt, dann sammelt das Dielektrikum Elektronen und das Sekundärelektronenemissionsverhältnis ist kleiner als eins und das Dielektrikum wird dadurch negativ und geht wieder auf den Wert Vd zurück. Wenn das Dielektrikum mit schnellen Elektronen durch den Strahl 20 beschossen wird und durch Sekundäremission auf irgendeinen Wert gerade unter V_e geladen wird, dann kehrt es unter der Wirkung der Flutelektronen auf das Potential Va zurück. Wenn jedoch der vom Strahl 20 beschossene Teil des Dielektrikums positiver wird als V^ dann lädt die durch die Flutelektronen bedingte Sekundärelektronenemission das Speicherdielektrikum so lange positiv weiter, bis der beschossene Teil das Potential Vf erreicht. Wenn das Potential über Vf hinausgeht, dann wird das Sekundärelektronenemissionsverhältnis kleiner als eins und jegliche ankommenden Elektronen bewirken eine ins Negative gehende Änderung des Dielektrikum-Potentials. V_e wird als erste kritische Spannung der Sekundäremissionskennlinie bezeichnet.

Zum Lesen oder Abfragen der auf dem Dielektrikum gespeicherten Information kann derselbe Elektronenstrahl 20 verwendet werden, mit dessen Hilfe die Ladung auch aufgebracht, d. h. geschrieben wurde. Es kann aber auch ein zweiter Elektronenstrahl der dem ersten ähnlich ist, verwendet werden. Wie beim Aufschreiben oder Eingeben von Informationen wird durch den Elektronenstrahl Sekundärelektronenemission am Dielektrikum hervorgerufen und dies bewirkt dann praktisch das Aufzeichnen einer Information in Form einer positiven Ladung. Damit wird also praktisch während eines solchen Ablesevorgangs eine Information zerstört, deren Kennzeichen darin bestand, daß auf der entsprechenden Stelle des Dielektrikums keine positive Ladung bestand.

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Um dies zu vermeiden, werden gemäß der Erfindung kurze Leseimpulse 78 an das Gitter 16 der Kathode 14 für schnelle Elektronen gelegt, wodurch der Elektronenstrahl 20 zeitlich gesehen in eine Folge kurzer Impulse zerlegt wird. Die Länge eines jeden solchen Impulses ist derart gewählt, daß ein Flächenelement, auf welches der Lesestrahl gerichtet wird, nicht vollständig von einem Potential in ein anderes geändert wird. Ein negatives Flächenelement wird nicht positiv gemacht, weil ein entsprechender Impuls kürzer ist, als erforderlich wäre, um das entsprechende Flächenelement gemäß Fig.4 vom Potential Vd zum Potential Vr zu bringen. Mit anderen Worten: Die Impulse, aus denen zeitlich gesehen der Elektronenstrahl 20 besteht, sind kurz genug, daß die abgelesene Flächeneinheit nicht über das kritische Potential V_e der Sekundärelektronenemissionskennlinie der Flutelektronen kommt. Damit trei- ' ben die gleichförmig das Dielektrikum berieselnden Flutelektronen ein solches Flächenelement zurück auf seinen ursprünglichen Potentialzustand, wodurch die gespeicherte Information erhalten bleibt und nicht durch den Ablesevorgang geändert, d. h. zerstört werden kann.

Mathematisch läßt sich dies wie folgt darstellen:

ι <

Dabei bedeutet:

V, C

[/„(i-A₁)+ /χι-,

(D

ip = Strahlstrom des Lesestrahls während der Able

JO

sung;

T>

v,c

(2)

35

ir = Strahlstrom der Flutelektronen;

<5i = Sekundäremissionsverhältnisfür/_p(größer als 1);

Ö2 = Sekundäremissionsverhältnis für//(kleiner als 1);

Ve = erstes kritisches Potential;

C = Kapazität des gerade abgelesenen Flächenelements des Dielektrikums;

f = diejenige Zeit, in welcher der aus schnellen Elektronen bestehende Lesestrahl auf dem abgelesenen Flächenelement des Dielektrikums steht.

Die Zeit zwischen zwei Impulsen des Elektronenstrahls 20 wird so lange gewählt, daß das abgelesene Flächenelement wieder auf seinen ursprünglichen stabilen Zustand zurückgehen kann, z. B. von V₀ auf Vd. Für diese Zeit Tmuß gelten:

50

Dabei ist Γ die Zeit, weiche das Dielektrikums-Flächenelement benötigt, um von V₀ auf etwa Null zurückzukehren. (Vd ist nur wenig kleiner als Null.) Wenn aber die Impulszeit wesentlich kleiner war als erforderlich war, um das Dielektrikum zum kritischen Potential V_c zu bringen, dann sollte die tatsächliche Spannung, auf welche das abgelesene Dielektrikumselement geändert wurde, anstelle von V_c in Gleichung (2) eingesetzt werden. t>o

In den obigen Formein ändern sich όι und (52 während der Zeiten t und T, so daß die Ausdrücke (1) und (2) normalerweise empirisch richtig sind. Bei einem Versuch hat sich bei einem bestimmten Speicherdielektrikum für ein bestimmtes Flächenelement gezeigt, daß beim Aufbringen einer Ladung von weniger als etwa Picocouloumb die Ladung so klein war, daß sie kein Schreiben auf dem Dielektrikum bewirkt hat. Natürlich kann sich dieser Wert für verschiedene Dielektrika ändern.

Das die gelesene Information darstellende Signal besteht aus Impulsen gleicher Amplitude und Breite. Die Amplitude hängt vom Strom des Elektronenstrahls 20 ab, welcher fest ist, sowie vom Potential des Dielektrikums. Wenn der Elektronenstrahl 20 in der Weise gepulst wird, daß er während einer kleineren Zeit als t angeschaltet ist und während einer größeren Zeit als Γ abgeschaltet ist, dann kann man einen ruhenden, d. h. also auf dieselbe Stelle gerichteten Lesestrahl auf das Speicherdielektrikum richten, ohne daß (in nicht erwünschter Weise) durch den Lesestrahl geschrieben, d. h. gespeichert wird, oder daß eine bereits bestehende Information zerstört wird, was im Prinzip dasselbe ist.

Ein entsprechendes Ablenksignal kann an die horizontalen und die vertikalen Ablenkplatten 22 bzw. 24 gelegt werden, so daß die ganze Oberfläche des Speicherdielektrikums abgetastet und ausgelesen werden kann. Wenn der Strahl bewegt wird, d. h. sein Auftreffpunkt über das Dielektrikum streicht, dann können die Abschaltzeiten entsprechend gekürzt und die Anschaltzeiten, d. h. die Länge der Impulse entsprechend vergrößert werden, wobei aber darauf zu achten ist, daß die oben angegebenen Ungleichungen (1) und (2) erfüllt bleiben. Da sogar eine Abfrage mit stationärem Strahl möglich ist, ist offensichtlich die Abtastgeschwindigkeit nicht kritisch. Infolgedessen kann auch äußerst langsam abgetastet werden, was z. B. erforderlich ist, wenn die gelesene Information über einen Kanal mit geringer Bandbreite übertragen werden soll. Das Ausgangssignal ist dabei ein gepulstes Signal und es können infolgedessen wechselstromgekoppelte Verstärker im ganzen System Anwendung finden. Da der gepulste Ausgang auch eine kennzeichnende Periode hat, können Verstärker mit begrenztem Durchlaßbereich sowie ein Bandpaßfilter 68 verwendet werden, um z. B. das Netzfrequenzbrtimmen auszufiltern. Die ausgelesenen Signale haben eine vernünftige Amplitude und können mit unkomplizierten normalen Verstärkern verarbeitet werden.

In Fig.2 ist schematisch eine Schaltung dargestellt, mit deren Hilfe man an einer von der Anordnung nach Fig. 1 entfernten Anlage Informationen speichern kann. Die Telefonleitung 70 sei z.B. die von Fig. 1 herrührende Telefonleitung und liefert das übermittelte Signal an einen Verstärker 84, welcher das Steuergitter oder eine andere Steuerelektrode einer Speicherröhre 86 steuert. Zweckmäßig ist die Speicherröhre 86 ebenso eine Röhre wie die in der Anlage nach Fig. 1 verwendete. Der Ausgang des Verstärkers 84 wird ebenfalls an eine Trennschaltung 88 zum Herausholen der Synchronisationssignale 66 (siehe Fig. 1) auf dem Eingangssignal eingegeben. Diese Signale synchronisieren dann den Abtastsignalgenerator 90, welcher die Ablenkplatten oder dergleichen in der Röhre 86 in demselben Raster ansteuert, wie dies bei der Anlage nach F i g. 1 der Fall ist.

Um ein System bestehend aus den Anlagen nach Fig. 1 und 2 in Betrieb zu setzen, wird vom Startsignalgenerator 92 ein Startsignal erzeugt, d. h., es wird ein Startimpuls an den Abtastsignal- und Synchronisationsgenerator 62 in F i g. 1 über die Telefonleitung 94 übermittelt. Der Generator 62 läßt den Lesestrahl 20 in vorherbestimmter Weise eine Abtastung durchführen. Zu dieser Zeit wird der Abfrageimpulsgenerator 76 über den Schalter 72 an das Steuergitter 16 gelegt, und die Information wird

abgelesen, wobei das Signal von der Signalelektrode (durchsichtige Leiterschicht 50) erhalten und im Verstärker 54 verstärkt wird. Die sich ergebende impulsförmige Information einschließlich der Impulse 60 wird über die Telefonleitung 70 an die Speicherröhre 86 gelegt. Die Impulse 60 haben dabei eine so große zeitliche Länge, d. h. Impulsbreite und die Konstanten bzw. Potentiale des Speicherrohres 86 sind so gewählt, daß die Information auf dem Dielektrikum der Speicherröhre 86 geschrieben und gegebenenfalls auch gespeichert wird.

Die als Beispiel verwendete Telefonleitung kann dabei einen sehr schmalen Durchlaßbereich haben und die Abtastgeschwindigkeit kann sehr niedrig sein, um mit der schmalen Bandbreite des Übertragungskanals auszukommen. Die Übertragungsgeschwindigkeit kann praktisch bis auf Null reduziert werden. Die Amplitude der Impulse 60 ist standardisiert, d. h. bleibt gleich, womit die Synchronisationssignale 60 besonders leicht auf das Signal mit den Impulsen 60 aufgebracht und von diesem wieder getrennt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betrieb einer Speicherröhre mit einem dielektrischen Speicherschirm zur Speicherung von Informationen in Form elektrischer Ladungen bzw. Potentiale, mit mindestens einem System zur Erzeugung eines Schreib- bzw. Lesestrahls mit einer solchen Beschleunigungsspannung. daß beim Auftreffen des Strahls auf den Speicherschirm mehr Sekundärelektronen ausgelöst werden als Primärelektronen auftreffen (Sekundäremissionsverhältnis größer als eins), mit einem System zum Ablenken des Schreib- bzw. Lesestrahls über den Speicherschirm, mit einem System zum Erzen- i> gen von Flutelektronen geringer Geschwindigkeit, die beim Auftreffen auf den Speicherschirm an den einzelnen Flächenelement eines von zwei stabilen Potentialen aufrecht erhalten, weil bei dem niedrigeren dieser Potentiale das Sekundäremissionsveqhältnis für die Flutelektronen kleiner, bei dem höheren dagegen größer als eins ist. und mit einer Signalelektrode zum Abgreifen von elektrischen Lesesignalen, wobei zum Lesen einer Information der Lesestrahl in einem regelmäßigen Muster über die Informationen speichernden Flächen des Speicherschirmes abgelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Lesestrahl in solcher Weise gepulst wird, daß an einem vom Lesestrahl getroffenen Flächenelement des Speicherschirmes, jo das sich auf dem niedrigeren der beiden stabilen Potentiale befindet, während eines Impulses das Potential unterhalb eines ersten kritischen Potentials bleibt, bei dem das Sekundäremissionsverhältnis für die Flutelektronen gleich eins ist. und daß die Pause i^r> zwischen zwei Impulsen so lang ist, daß die Flutelektronen in dieser Pause das Potential des vom Lesestrahl getroffenen Flächenelements wieder auf den niedrigeren stabilen Wert zurücktreiben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse solche Breite und einen solchen Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen haben, daß für die Zeit t, während welcher innerhalb eines Impulses der Lesestrahl auf ein Flächenelement gerichtet ist, und für die Zeit Ti in welcher zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen keine Lesestrahlelektronen auf das abgelesene Flächenelement fallen, folgende Ungleichungen gelten: