DE1764749C3 - Elektronenstrahlabtastvorrichtung - Google Patents

Description

4. Elcktroncnstrahlabtastvornchtung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Dynodenplattcn beidseitig mit einander entsprechenden Coucmusterabschnitten bt '-ckt sind.

5 Elckironcnstrahlaüiasivorrichtung nach Anspruch3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinandcrgrcifcndcn Codcmustcrabschmtte an Potentiale entgegengesetzter Polarität gelegt werden können.

₅o

Die Erfindung betrifft eine Elcktronenstrahlabtastvorrichtung mit mehreren, hintereinander zwischen einer Elektronenquelle und einer ZieleleKtrodc angeordneten Dynodenplalten die jeweils eine Viclzahl von als Dynode ausgebildeten ölfnungc.i lur den Durchtritt von Elektronen aufweisen wobei die Dynöden innerhalb der einzelnen Dynodcnplatten mittels leitender N'crbindungen zu Γ,,uppen zusammengefaßt sind und mit einer clektri: .ilen Steuereinrichtung, mit der durch Anlegen entsprechende, Potentiale

Ä»sr»; platte sind die Dynoden

• , /r^n Dvnodenplalte spaltenweise nir,- und beider anderen D^ P _{zu Gruppcn}

^{lelS ClCk}:„"'Sa! t D^h eine elektrische Steuereinn η die Dvnoden der eine«ι Platte ze.Ln- I Dvnoden der anderen Pla-.e spalien-• η -rl leuni-unospoieiUial beaufschlagt un.C ^{mlt Dl}ÄäS xon Elektronen geöffnet f diese Weise körnen aufeinander aus^- der beiden Dynodcnplatten ns,hi-"· f "ι ,nnrchtriii von Elektronen angesteum

Zielelektrode zu er/ g π £ _c ^.

_Und spalt_Cnwc|sc ^^u J^ J_{llich aufwndlgj} SÄ;^.Seluodc eine Viefcahl von Bi.d-

^rÄSÄturgabc -gründe, „ne Piekt one. rahiabtastvorrichtung der eingangs gc-

ciS;*-.-"*,,,,,» der eingangs genanmea Art die dadurch ^kennzeichnet ist, dalJ ^e uyn öden der einzelnen Dynodcnplatten so zu Gruppen Arisch verbunden sind, daß die Gruppen fmger-

¹BfBS=SB=B

SiSm fähigen Material ausgekleideten Oflnun- Z für den Durchtritt von Elektronen versehen ,st tnd auf deren einer Seite cleklriseh le.tendc= vonem-3nr isolierte die ()ffnuneen einer Gruppe elek-Ssch b Sende fingerförmige CodemusterabclStc vorgesehen sind. Die fingerförmig inc.nande ί e ienden Codemusterabschni.te auf den aufeuvanderfolgcnden Dynoden ermöglichen eine einfache Ansteuerung, da lediglich der eine CodcmusterabscS auf einer Dynode mit Bcschleun.gungspoten-S und der andere Codcmusterabschn.« mit Bren<spotcntial oder umgekehrt beaufschlagt zu werfen hraucht. Eine derartige Ansteuerung ist in cinfach-r Weise durch Flip-Flop-Schaltungen mocl.ch.

Zweckmäßigerweise sind sowohl auf der einen als auch auf der anderen Seite jeder Dynodenplatte einander entsprechende Codcmustcrabschnitte^vorgesehen wobei einander gegenüberliegende Codemustcrabschnittc mit Potential entgegengesetzter Polar.tat beaufschlagbar sind.

Dic Erfindung wird nun naher an Hand von Zeichnungen erläutert, in denen zeigt

Fig.l eine schcmatischc Darstellung e.ncr Ausfiihrungsform der Erfindung, ^₁-,

F i E^ -ine perspektivische Ansicht zur Erläuterung des Aufbaus ciner Ausfuhrungsform der trlin^dUn« 3 eine schematischc Darstcllung zur Erläute

. „ _licj _ciner A ...1.,Ii

und die übrigen gleichung gesperrt werden können.

Aus der britischen Patentschrift 1 031 319 ,st be-

,c.ts ein, hicktmnenslriihlablaslvomchtung bekannt,

die -/-vei liintercinandei /wischen einer ElektronencL

eine Aufriß· Schriiüansicht zur Erläutcrun] is einer Ausführungsforin der Erfindung, icrtc, '"inzelhcitcn wieilergc

bende Aufriß-Schnittansicht, aus der hervorgeht, auf welche Weise in der Ausführungsform von F i g. 4 die Elektronenveivielfachung erfolgt und

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Arbeitsweise der Digital-Steucrschallung, die in der in Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsform dieser Erfindung verwendet wird.

Es sei nun auf Fig. 2 Bezug genommen, in der eine Ausführungsform der Erfindung da.gestellt ist. Diese spezielle, zu Erläuterungszwecken gezeigte Ausiührungsform stellt ein Sichtgerät dar. Es kann jedoch ohne weiteres angenommen werden, daß der gleiche allgemeine Aufbau auch für eine Bildabtaströhre odei eine Speicherröhre nach geeigneten Ab-Wandlungen, die von Fachleuten ohne Schwierigkeit einzusehen sind, zugrunde gelegt werden kann. Durch die Bildplatte 11, die Rückwand 12 und den Rahmen 14 wird eine Kammer gebildet. Die genannlen Kammerclementc sind luftdicht zusammengefügt und der dadurch entstehende Raum is! gasiccr gepumpt, um ein Vakuum zu schaffen. An der inneren Oberfläche der Bildplatte Il befindet sich ein Phosphorbelag 15. Die rückwärtige Platte 12 trägt eine Kathode 16, welche Elektronen emittiert. Die Kathode 16 ist vorzugsweise vom Kathoden-Typ und kann eine radioaktive Oberfläche oder eine Photoemissionsoberfläche besitzen, welche einen angemessenen Elcktronenstrom liefert.

Zwischen die Kathode 16 und die Platte 11 sind ein Steuergittcr 19 und mehrere Dynodenplatten 20 bis 25 gepackt. Jede dieser Dynodenplatten enthält ein Paar einander gegenüber angeordnete, leitende Abschnitte, die auf einem isolierenden Organ angebracht sind. Dies soll unten noch näher erläutert wcrdcn. In den Dynodenplatten befinden sich mehrere öffnungen, die zur Lenkung des Elektronenstrahls dienen. Die verschiedenen Steuersignale und die Energie werden den einzelnen Dynoden, dem Gittcr, der Kathode und der mit einer Phosphorschicht versehenen Zielelektrodc über einen elcktrisehen Stecker 3β zugeführt.

Es sei nun auf Fig. 1 Bezug genommen, welche die grundsätzliche Arbeitsweise der Vorrichtung zeigt. Eine von der Glcichstromcncrgiequellc 33 gclieferte Elektronen-Bcschleunigungsspannung wird zwischcn die aus einer Phosphors jliieht bestehende Zieleinrichtung 15 und die Kathode 16 gelegt. Verschieüene zwischen dem Potential der Ziclelektrodc und dem Potential der Kathode liegende Spannungen «erden der Dynoden-Stcucrvorrichtung 32 vom Spannungstcilcr 35 aus zugeführt. Wie in Fig. 6 nätier erläutert, liefert die Dynodcn-Sicuervorrichlung 32 eine Elektroncn-Beschleunigungsspannung zu einer Hälfte der leitenden Abschnitte jeder der Dynodenplatlen 20 bis 25 und eine den Elektronenstrom verzögernde Spannung zur anderen Hälfte der leitcnden Abschnitte jeder dci Dynodenplatten. Zu jedem beliebigen Zeitpunkt bremst daher eine Hälfte der Steuerfläche jeder Dynodenplatte den Elektroncnstrom, während di" andere Hälfte der Steuerflächc jeder Dynodenplatt'j den Elektroncnstroin beschlcunigt. Dia Beschleunigung- und Verzöeerungszustände einer Dynodenplatte werden zu jedem beliebigen Zeitpunkt in Abhängigkeit von einer ailressierenden logischen Schaltung 40 gesteuert, welche die Dynoden-Steuervorrichtung 32 in Abhängiukut \on einer Steuersignakiuelle 41 betätigt. So kann etwa die Slcucrsignak]uellc 41 die Oynoden-Steuervornchiung 32 dazu bringen, daß ein rastcrförmigcs Ab*astmuster auf der Zielelektrodc 15 entsteht, um ein Videobild 42 in Abhängigkeit von Videosignalen, die dem Steuergitter 19 von einer Videosignakjuelle 45 zugeführt werden, zu erzeugen. Es sei darauf hingewicsen, daß statt einer herkömmlichen Videodarstellungseinrichtung. wie sie in Fig. 1 zu Erläuterungszwecken gezeigt ist, die Dynoden-Steuerungsvorrichtung 32 auch so aufgebaut werden kann, daß sie in Abhängigkeit von einem wahlfrei adressierenden Eingangssignal, durch das irgendein Bereich auf der Zieleinrichtung 15 direkt erregt werden kann, ohne daß benachbarte Abschnitte der Zieleinrichtung durchlaufen werden müssen, betrieben werden kann.

Das heißt, der Strahl kann in diesem Fall von einer Seile des Bildschirms zur anderen Seite verschoben werden, ohne irgendeinen der dazwischenliegenden Punkte zu durchlaufen. Dieser Vorgang wird in dieser Beschreibung noch näher erläutert.

Es sei nun auf Fig. 3 Bezug genommen, welche an Hand einer schematischen Ansicht die Arbeitsweise einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. Zw isehen der Kathode 16, welche Elektronen emittiert, und einer Ziclelektrodc 15 sind ein Steuergitter 19 und mehrere Dynodenplatten 20 bis 25 angebracht. Das Gitter 19 und jede der Dynodenplatten 20 bis 25 weisen mehrere öffnungen 47 auf. Jede Öffnung im Stcuergittcr und in jeder der Dynodenplatten ist mit einer zugeordneten öffnung in jeder der anderen Dynoden ausgerichtet. Die Dynodenplatte 20 besitzt einen ersten elektrisch leitenden Abschnitt 20 a, der im wesentlichen eine Hälfte ihrer Fläche bedeckt. Der zweite elektrisch leitende Abschnitt 20/; belegt die andere Hälfte dieser Fläche. Diese beiden elcktrisch leitenden Abschnitte sind elektrisch voneinander isoliert und mit den entgegengesetzten Ausgängen der Flip-Flop-Schaltung 48 verbunden. Erhält der leitende Abschnitt 20 a die eine Ausgangsspannung der Flip-Flop-Schaltung 48, so erhält der leitcndc Abschnitt 20/) die andere Ausgangsspannung, und umgekehrt. Die Dynodenplatten 21 bis 25 bcsitzcn paarweise angeordnete c; ktrisch leitende Abschnitte 21« bis 25 λ und 21 Λ bis 25 ft, welche in ähnlicher Weise wie die Abschnitte 20 a und 20 b voneinander isoliert sind und bezüglich der entsprcchendcn Flip-Flop-Schaltungen 49 bis 53 auf die gleiche Art betrieben werden.

Jeder der leitenden Abschnitte einer Dynode bedeckt im wesentlichen eine Hälfte der Oberfläche dieser Dynode. Die Abschnitte sind jedoch in verschiedenen »fingerförmigen« Mustern angeordnet, so daß durch geeignete Betätigung der Flip-Flop-Schaltungcn 48 bis 53 ein Elektronenstrahl dazu gebracht werden kann, zu irgendeinem Zeitpunkt von der Kathode 16 aus aul dem Weg zur Zielelektrode 15 nur durch einen bestimmten Sat7 vor, miteinander ausgerichteten öffnungen 47 zu laufen. Diese Betriebsart ist in Fig. 3 für eine kombinierte Betätigung der Flip-Flop-Schaltungcn gezeigt, wobei die leitenden Abschnitte 2Oo bis 25 a cine Elcktronenbeschleunigimgsspannung und die Abschnitte 20 b bis 25 b (welche in Fig. 3 mit Tupfen versehen sind) eine Elcktronenverzögcnmgsspannung aufweisen. Aus dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel geht hervor, daß der durch die Linie 60 dargestellte Strahl der einzig mögliche ist, der bis zur Zielelektrode vordringen kann. Alle anderen F.lektroncnstrahlcn, bcispiclsweise der durch die Linie 61 angedeutete Strahl, wer-

den von einer abstoßend wirkenden Spannung (in diesem Fall wird diese abstoßende Spannung vom Dynodenabschnitt 23/» geliefert) irgendwo aul ihren entsprechenden Wegen am weiteren Vordringen gehindert. Es ist einzusehen, daß durch verschiedene kombinierte Betätigungen der Flip-Flop-Schaltungcn 48 bis 53 in Abhängigkeit von Gatter-Steuersignalen verschiedene Abtastmuster entweder für eine reguläre Abtastung oder eine wahlfreie Abtastung der Zielelektrodc erzeugt werden können. Wie aus der vorliegenden Bcpchreibung noch weiter hervorgeht, wird der Strahlstrom durch Elcktronenvervielfachungsprozcsse beträchtlich verstärkt, so daß an der Zieleinrichtung ein ausreichend großer Strahlstrom vorhanden ist.

Es sei nun auf die F i g. 4 und 5 Bezug genommen, welche die konstruktiven Merkmale einer Ausführungsform dieser Erfindung zeigen. Die Vorrichtung ist in einer vakuumdichten Kammer untergebracht, welche durch die Platten 11 und 12 und den Rahmen 14 gebildet wird. Die Kathode 16 kann aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt werden, das genügend stark radioaktiv gemacht worden ist und bei Umgebungstemperaturen Elektronen emitiicrt. E* können jedoch auch andere Arten von Kathoden, falls dies gewünscht wird, verwendet werden. Dafür kommen dann beispielsweise Kathoden vom thermionischen Typ oder vom Photoemissionstyp in Betracht. Das Stcuergitter 19 und die Dvnodcnplatten 20 his 25 bestehen jeweils aus einer Platte 65. Die Platten 65 sind aus nichtleitendem Material, etwa GIa=. hergestellt und tragen dünne metallische Boschichtungen 19 a bis 25« und 20 b und 25 ft an ihren gegenüberliegenden Seiten. Diese metallischen Si'richten sind entsprechend den in Fi g 3 gezeigten Mustern angeordnet. Es sei darauf hingewiesen, daß das Steuergittcr 19 einen zusammenhängenden metallischen Überzug auf beiden Seiten aufweist und daher zur Intensitätsmodulation des Strahls verwendet werden kann.

Die Zieleleklrode 15 besieht aus einer phosphoreszierenden Schicht an der Innenseite der Platte 11. Es sei darauf hingewiesen, daß an Stelle von Glas für die Platten 65 auch irgendein anderes geeignetes isolierenderMaterial verwendet werden kann. Die Kathode, das Steuergitter und die verschiedenen Dynodenplatten sind durch Isolierstreifen 70 voneinander getrennt. Die Isolierstreifen und die anderen verschiedenen Elemente der Vorrichtung sind beispielsweise durch ein Binde- oder Klebemittel zu einer Einheit zusammengefügt. Die in den Platten 65 befindlichen öffnungen 47 sind bezüglich einer horizontalen Ebene geneigt, so daß ein Zickzack-Muster entsteht. Es wurde gefunden, daß durch ein derartiges Zickzack-Muster die Elektronenvervielfachung gesteigert werden kann, weil mehr Elektronen auf die Seitenwände der Kanäle treffen. Die Wandungen der öffnungen 47 sind mit einem Überzug 75 beschichtet, der etwa aus Bleioxyd oder Zinnoxyd bestehen kann. Dieser Überzug liefert beim Auftreffen von Elektronen sehr viel ^ekundärelektronen. Beim Betrieb einer Ausführungsform dieser Erfindung wurde festgestellt, daß man dann gute Ergebnisse erzielt, wenn die Länge der öffnungen etwa fünf mal so groß wie ihre Weite ist.

Es sei nun speziell auf Fig. 5 Bezug genommen, welche die Elektronenvervielfachung veranschaulicht, die in der dieser Erfindung zugrunde liegenden Vorrichtung durchgeführt wird. Die einzelne Linie 80 deutet das ursprünglich ankommende und auf den Belag 75 aufprallende Elektron an. Bei diesem Aufprall wcrdrn zwei Elektronen freigesetzt. Dieser Eleklronenverviclfachungsprozcß wiederholt sich nun längs des Strahlwcgcs, bis eine ziemlich große Anzahl von Elektronen 85 erzeugt worden ist. Der durch den Sekundäremisbionseffekt ausgelöste Elektroncnstrom erhöht sich für jedes von der Kathode

ίο emittierte Elektion ganz beträchtüch. Es sei darauf hingewiesen, daß auch mehr (oi'er in manchen Fällen auch weniger) als zwei Elektronen bei jedem Sekundaremissionsvorgang freigesetzt werden können. Der /.ur Erläuterung dargestellte und nach Potenzen von Zwei ablaufende Vcrvielfachungsproicß stellt nur ein Beispiel dar und soll zeigen, wie durch Sekundäremission eine Erhöhung des Elektronenstroms zustande kommt. Aus Fig. 5 geht außerdem hervor, daß die Elektronen 83 von den Abschnitten 22 b abgestoßen werden. Die Abschnitte 22 b weisen eine die Elck'roncn abstoßende Spannung auf, so daß kein Elektron zur Ziclelcktrode gelangen kann.

Es sei nun auf Fig. 6 Bezug genommen, weiche eine Ausführungsform der Abtaststeuerreinrichtung zeigt, die in der dieser Erfindung entsprechenden Vorrichtung verwendet werden kann. Zur Vereinfachung der Erläuterungen sind nur drei der Flip-Flop-Schaltungcn und eine Her Dynoden gezeigt. Al'e anderen Flip-Flop-Schaliungen und Dynoden-

platten werden nämlich in der gleichen Art und Weise betneben.

Die Flip-Flop-Schallungcn 48, 49 und 53 werden durch die Energiequellen 9©, 91 und 92 in entsprechender Weise mit Energie versorgt. Jede dieser Energiequellen ist jedoch mit einer anderen Anzapfung des Spannungsteilers 35 verbunden und damit auch auf eine andere Spannung bezogen. Am Spannungsteiler 35 liegt die Spannung der Energiequelle 33. Die Flip-Flop-Schaltungen 48, 49 und 53 werden in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der adressierenden, logischen Schaltung 40 betätigt. Die Logik-Schaltung 40 wird ihrerseits von der SteuersiEnalquelle 41 gesteuert. Zur irgendeinem Zeitpunkt ist entweder die eine oder die andere Stufe jeder der

Flip-Flop-Schaltungen 48, 49 und 53 leitend, während die andere nichtleitend ist.

Der Kollektor der Flip-Flop-Stufe 48 a ist mit dem oberen Teil des leitenden Abschnittes 20 a und mit dem unteren Teil des leitenden Abschnittes 20 b verbunden, während der Kollektor der Flip-Flop-Stufc 48 b mit dem unteren Teil des leitenden Abschnittes 20 λ gekoppelt ist. Ist nun beispielsweise die Flip-Flop-Stufe 48 a leitend und die Stufe 48 b nichtleitend, so weist der obere Teil des leitenden Abschnittes 20 α bezüglich seines unteren Teiles und der untere Teil des leitenden Abschnittes 20/? bezüglich seines oberen Teiles eine positive Spannunc auf. Kehrt sich der Zustand der Flip-Flop-Schaltung um. so daß die Stufe 48 b leitend und die Stufe" 48 c

fio nichtleitend wird, so kehrt sich auch die Polarität dci Abschnitte um. Die Spannung der Energiequellen 9C bis 92 ist genügend groß, um eine ausreichend abstoßende Spannung für den Elektronenstrahl (etwa ir der Größenordnung von 200 Volt) zu erzeugen Während ein einzelnes Hochspannung-Abstoßungssignal für alle Dynodenplatten verwendet wcrder kann, erleichtert die Benutzung von gesonderten schrittweise unterschiedlichen Spannungen die Isolie

rung der Dynodcnplatten, so wie in Verbindung mit Fig. 6 gezeigt und beschrieben. In dieser Weise werden die Flip-Flop-Schaltungen für die verschiedenen Dynodenplatten zur Steuerung des Elektronenstrahls verwendet. Wie bereits erwähnt, wird jede der Flip-Flop-Schaltimgcn in der gleichen Art, wie in Verbindung mit der Flip-Flop-Schaltung 48 und der Dynode 20 erläutert, betrieben.

Es kann daher mit einer relativ kleinen Anzahl von Flip-Flop-Schaltungen eine vollständig wahlfreie, adressierende Steuerung in der dieser Erfindung entsprechenden Vorrichtung vorgenommen werden. Erhöht man die Anzahl der Dynodenstufen, so kann die Weite der einzelnen öffnungen verringert und damit die Auflösung der Vorrichtung verbessert werden. Die Abnahme der Elektronenstrahl-

Intensität bei steigender Anzahl von durchlaufenen Stcucröffnungen wird durch die Sekundäremission der Dynoden kompensiert. Es sei darauf hingewiesen, daß durch die Verwendung von miteinander ausgerichteten öffnungen zur Steuerung des Elektronenstrahls die Fokussierung und die Linearität in der dieser Erfindung entsprechenden Vorrichtung sehr verbessert wird. Der Elektronenstrahl wird auf seinem ganzen Weg gesteuert und unterliegt daher keincn Störungen durch die Umgebung.

Obgleich die beschriebene Anordnung der leitenden Abschnitte auf den Dynodenplatten einem natürlichen Binärcode entspricht, können selbstverständlich auch andere Codes, etwa der Gray-Code, zugründe gelegt werden, welche in manchen Fällen gewisse Vorteile bieten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

4.74 409 618/269

Claims (3)

1. Dynode

   quelle und einer Zielelektrode angeordneten Dyn- 5 odenplattcn, die jeweils eine Vielzahl von als Dvnode ausgebildeten öffnungen für den Durchtritt von Elektronen aufweisen, wobei die Dynöden innerhalb der einzelnen Dynodenplattcn m.itels leitender Verbindungen zu Gruppen zusam- » mcn-efaßt sind, und mit einer elektr.schen Sre.nrichtung. mit der durch An'egcn entsprechender Potentiale die Dynodenöffnungcn mindestens einer Gruppe jeweils einer Dvnodenplatte für Elektronen geöffnet und die übrigen ,₅ Gleichzeitig gesperrt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Dynoden der einzelnen Dynodenplattcn so zu Gruppen elektrisch verbundcn sind, daß die Gruppen fingerförmig ineinandergreifen. «»
2. 2. Elektronenstrahlabtastvornchtung nach An-

   spruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß jede Dynodenplatte aus einer Platte aus Isoliematcnal besteht, die mit von einem zur Sekundarelektronenemission fähigen Material ausgeklc.dcten off- ^₅ nungen für den Durchtritt von Elektronen yersehen ist und auf deren einer Seite elektrisch Ie.-tende. voneinander isolierte, die öffnungen einer Gruppe elektrisch verbindende fingerförmige Codcmusterabschnitte vorgesehen sind.
3. 3. Elcktronenstrahlabtastvorrichtung na,M Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Dvnodcnplatte zwei voneinander isolierte Codemustcrabschnittc vorgesehen sind, deren fingerförmige Teilabschnitte so ineinandergreifen, daß icwcils ein zu einem Codemusterabschnitt gehorender Teilabschnitt zum anderen Codcmustcrabschnitt «chörenden Teilabschnitten benachbart den,