DE1809749A1

DE1809749A1 - Signalspeichervorrichtung

Info

Publication number: DE1809749A1
Application number: DE19681809749
Authority: DE
Inventors: Tadao Kohashi; Shigeaki Nakamura; Tadao Nakamura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1967-11-20
Filing date: 1968-11-19
Publication date: 1969-07-03
Also published as: GB1251226A; US3601610A; DE1809749B2; FR1593259A; NL6816471A; NL150623B

Description

H. LEINWEBER dipl.ing. H. ZIMMERMANN

8 München 2, Rosental 7, 2.Aufg.

Tei.-Adr. Lelnpat München Telefon (0Ι11)2<ΐ·β>

den 19. November 1968

Unier Zeich«» Z/Va/G /H

MATSUSHITA ELECTMC INDUSTRIAL CO., LTD., Osaka, Japan

Signalspeichervorrichtung

Lie Erfindung betrifft eine Signalspeichervorrichtung, und zwar eine solche Vorrichtung, der ein neues Prinzip zugrundeliegt, nachdem eine in einem Photoleiter, z.B. Kadmiumsulfid (CdS), Kadmiumselenid (CdSe) oder eine feste Lösung aus Kadmiumsulfid und Kadmiumselenid (CdS-Se), die jeweils mit einem Störstoff dotiert sind, -.rzeugte erhöhte Leitfähigkeit für einige- Zeit anhält, selbst wenn die einen solchen Leitzustand im Photoleiter erzeugende Bestrahlung aufgehört hat.

Ein Merkmal der erfindungsgemäßen Signalspeichervorrichturig besteht darin, daß eine Veränderung der Leitfähigkeit, die durch Triggern bzw. Beeinflussen durch Strahlung, beispielsweise mit sichtbarem Licht oder Infrarotstrahlen oder durch radioaktive Strahlen, wie Höntgenstrahlen, oder durch Beeinflussung durch Wärme hervorgerufen worden ist, eine gewünschte Zeit lang in der Vorrichtung gespeichert werden kann und daß die so gespeicherte

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Information leicht abgelesen oder gelöscht werden kann. Deshalb findet diese Signalspeichervorrichtung ihre sehr nützliche Verwendung als Einzelspeicherelement, zweidimensional Speicherplatte oder dergleichen.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht und zwar zeigen: ■ -

Fig. 1 und 2 graphische Darstellungen der Eigenschaften eines in der erfindungsgemäßen Signalspeicher- . vorrichtung verwendeten Photoleiters,

Fig. 3, 4, 5, 6 und 7 schematische Darstellungen des Aufbaus verschiedener Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 8 eine Ersatzschaltung der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform.

Zunächst werden die Eigenschaften von photoleitenden Kadmiumsulfid, Kadmiumselenid und einer festen Lösung aus Kadmiumsulfid und Kadmiumselenid, die mit einem Störstoff dotiert sind, im einzelnen beschrieben, da diese Photoleiter den wichtigsten Bestandteil der erfindungsgemäßen Signalspeichervorrichtung bilden. Insbesondere wird die Beschreibung auf photoleitendes Kadmiumselenid gerichtet, das die bemerkenswertesten Wirkungen zeigt.

Pulverförmiges Kadmiumselenid oder verdampftes oder gesintertes Kadmiumselenid zeigt eine gute Leitfähigkeit bei Raumtemperatur, wenn es mit einem Aktivator der Gruppe Ib,

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beispielsweise Kupfer, und mit einem Hilfsaktivator der Gruppe VIIb, beispielsweise Chlor und Brom dotiert ist. _: Jedoch nimmt sein Dunkelstrom in dem gleichen Maße ab, ; in dem die Temperatur niedriger wird als die iiaumtemperatur. Andererseits erhöht sich der Lichtstrom in bezug zu einem feststehenden Strahlungseingang abrupt bei niedrigen Temperaturen. Bei einer Intensität eines feststehenden Strahlung£- eingangs, die bei .Raumtemperatur beispielsweise ein Hell-Dunkel strom- Verhältnis von 10 aufweist, wird das Hell-Dun- ' kelstrom-Verhältnis bei -50⁰C auf 10⁵ und bei -100⁰C auf ι 10 erhöht. Der in der obigen Beschreibung verwendete Ausdruck "Dunkelstrom" bezeichnet einen Strom, der bei Abwesen- j heit eines Strahlungseingangs durch den Photoleiter fließt, wenn der Photoleiter von Zimmert empaistur auf niedrigere Temperaturen abgekühlt wird. Der Dunkelstrom, der in dem oben [ genannten Zustand durch den Photoleiter fließt, wird im

folgenden als Eigendunkelstrom und die in einem solchen Zustand auftretende Leitfähigkeit als Eigendunkelleitfähigkeit bezeichnet.

Wenn der Photoleiter auf einer geeigneten niedrigen Temperatur gehalten wird, bei der er eine Eigendunkelleitfähigkeit aufweist, und mit sichtbarem Licht oder Röntgenstrahlen einer geeigneten Intensität bestrahlt wird, fließt ein Lichtstrom durch den Photoleiter, der im Vergleich zum Eigendunkelstrom sehr groß ist. Obwohl das darauffolgende Abschalten des Strahlungseingangs eine leichte Verringerung des Lichtstroms verursacht, ist diese Verringerung im Vergleich zu dem hohen Hell-Dunkelstrom-Verhältnis in der Grö-

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ßer. orinung von 10 bis 10 vernachlässigbar klein. Selbst

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nach einer solchen Verringerung des Lichtstroms bleibt noch ein Strom im Photoleiter zurück, der etwa 10 bis

10 mal so groß ist wie der Eigendunkelstrom. Ferner verschiebt sich das Niveau dieser zurückbleibenden Leitfähigkeit, wenn die Intensität des Strahlungseingangs recht hoch ist, in eine Art gesättigten Zustand und wird nicht mehr höher, selbst wenn die Intensität des Strahlungseingangs weiter erhöht wird. Der Zustand der zurückbleibenden Leitfähigkeit hält während einer bestimmten Zeitspanne an, falls der Photoleiter nicht auf eine gewisse Temperatur aufgewärmt oder mit Infrarotstrahlen bestrahlt wird.

Der oben beschriebene Zustand der hohen Leitfähigkeit kann während einer beliebigen Zeitspanne schnell wieder in den Zustand der Eigendunkelleitfähigkeit zurückgebracht werden, wenn der Photoleiter mit Infrarotstrahlen bestrahlt oder einer Temperatur von mehr als -JO⁰C ausgesetzt wird. Das Anlagen einer Spannung ist während der Bestrahlung, während der Erhaltung der Leitfähigkeit und im Verlauf der Wiederherstellung des Zustande der Eigendunkelleitfähigkeit aus dem Niveau der zurückbehaltenen Leitfähigkeit durch Infrarotstrahlen oder dergleichen nicht unbedingt erforderlich. Wenn die Menge der auf den Photoleiter gerichteten Strahlungs klein ist, kann die Leitfähigkeit auf einem beliebigen Niveau gespeichert werden, das niedriger ist als das 10

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bis 10 -fache des Eigendunkelstroms und das von der Menge der auf den Photoleiter gerichteten Strahlung abhängig ist. Ein solches Zwischenstadium der Speicherung der Leitfähigkeit

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verändert sich in Abhängigkeit von den Verhältnissen der angelegten Spannung. Das Zwisnhenleitfähigkeitsniveau verändert sich bzw. erhöht sich leicht, wenn eine verhältnismäßig hohe Spannung so lange fortlaufend angelegt wird, bis ein Sättigungsleitfähigkeitsniveau erreicht ist, auf dem die leitfähigkeit schließlich erhalten bleibt. Das gespeicherte Zwischenleitfähigkeitsniveau wird so lange beibehalten, als die Spannung niedrig oder überhaupt nicht angelegt ist.

Fig. 1 zeigt in einer graphischen Darstellung das Verhalten des oben beschriebenen Photoleiters. In Fig. 1 stellt die Vertikalachse die Leitfähigkeit 0 in einem beliebigen Maßstab dar und die Horizontalachse stellt die Zeit t in einem beliebigen Maßstab dar. Die Kurve 1 zeigt den Fall, bei dem der Strahlungseingang so stark ist, daß er die gespeicherte Leitfähigkeit auf Sättigungsniveau bringt und die Kurve 2 zeigt den Fall, bei dem die Strahlungseingangsmenge gering ist. Im letzteren Fall verändert sich die Leitfähigkeit, wie durch die Kurve 2a dargestellt, wenn die angelegte Spannung klein ist oder wenn keine Spannung angelegt ist, während sich die Leitfähigieit wie durch die Kurve 2b bezeichnet, verändert, wenn die angelegte Spannung groß ist, wobei die Leitfähigkeit auf dem Speicherniveau gehalten wird. Vor dem Zeitpunkt t~ befindet sich der Photoleiter im Zustand der Eigendunkelleitfähigkeit Ojv-. Zwischen den Zeitpunkten t_Q und t-j wird er

bestrahlt. Die Leitfähigkeit Op₁₀ bzw. 0¹

zeigt ^Ώά

punkt t^/das Speicherungsniveau. Zum Zeitpunkt

nach dem Zeitwerden

Infrarotstrahlen auf den Photoleiter gerichtet mit dem

ι Ergebnis, daß jedes Leitfähigkeilaspeicherniveau auf das Niveau 0^^ gesenkt wird» Eis besonders herauszustellendes ; Merkmal besteht darin, Aaß das durch die Kurve 2a in der j Kurve 2 dargestellte gespeicherte Leitfähigkeitsniveau ι von der Menge des Strahlungseingangs, d.h. dem Produkt aus Eingangss^!:rahlungsintensität und Bestrahlungszeit, oder mit anderen Worten von der Gesamtzahl der auf dem j Photoleiter aufprallenden Photonmabhängt. Das gespei-' cherte Leitfähigkeitsniveau kann in jeder Höhe zwischen dem Niveau der Eigendunkelleitfähigkeit und dem Sättigungsniveau der gespeicherten Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Anzahl der auf den Photoleiter aufprallenden Photonen, frei bestimmt werden. Ferner ist das Zwischenniveau der Leitfähigkeitsspeicherung als Zeitintegral des Strahlungseingangs bestimmt. Genauer gesagt, die Wirkung, die man durch eine Bestrahlung sehr scbecher Inten~ sität über einen langen Zeitraum erhält, ist gleich der Wirkung, die durch Bestrahlung großer Intensität über einen kruzen Zeitraum erzielt wird. Durch weitere Bestrahlung ist es außerdem möglich, ein bestimmtes Zwischenniveau der Speicherung auf ein höheres Niveau gespeicherter Leitfähigkeit anzuheben.

Fig. 2 zeigt die Meßwerte des Eigendunkelstroms I₁, des Lichtstroms Ip und des gespeicherten Stroms I^p in Ampere, die in Beziehung zur Temperatur T in Celciusgraden dargestellt sind. Die bei dem Versuch verwendete Probe bestand aus pulverförmigem, mit Kupfer und Brom dotiertem Kadmiumselenid, das mit einem plastischen Harz-

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bindemittel zu einer Elektrode von 7 x 0,7 mm verarbeitet ! war. Eine Gleichspannung von 400 V wurde an die Probe gelegt.! Die Probe wurde mit einem von einer Glühlampe ausgehenden j Licht von 0,2 Lux bestrahlt. Die Eigenschaften des oben j

beschriebenen Photoleiters ergeben sich klar aus Fig. 2. i

Die den gespeicherten Strom I^ bezeichnende Kurve zeigt, j daß eine effektive Temperatur von weniger als -30 C vorzuziehen ist, wenn das oben beschriebene Material als Spei- j cherelement verwendet wird. Genauer gesagt ist unter Be- ' rücksichtigung einer Fluktuation im Speicherniveau aufgrund kleinster Temperaturveränderungen eine effektive Temperatur " von weniger als -5O⁰C wünschenswert.

Obwohl die Tatsachen des Leitfähigkeitsspeicherungsphänomens in Abhängigkeit von der Strahlungsbeaufschlagung im wesentlichen bis jetzt noch nicht geklärt worden sind, ist es doch möglich, das Auftreten des Phänomens auf folgende Weise zu interpretieren. Die dem Kadmiumselenid zugegebenen Störstoffe schaffen Störstoffpegel im verbotenen Band des Kadmiumselenids und diese Störstoffpegel tragen zur Sensibilisierung des Photoleiters bei Raumtemperatur bei. Genauer gesagt, unter den als Ergebnis der Bestrahlung erzeugte Paaren von Elektronen und Löchern werden die Löcher in den Störstoffniveaus festgehalten, wodurch sie den sogenannten Sensibilisierungszustand entstehen lassen und die Verringerung der Wahrscheinlichkeit ihrer Wiedervereinigung mit den Elektronen bewirken, die die Ladungsträger sind. Auf diese Weise kann die Lebensdauer der Elektronen verlängert werden, was zu eoner hohen Photoleitfähigkeit führt. Nach

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dem Aufhören der Erregung durch Bestrahlung werden die bei Raumtemperatur festgehaltenen Löcher mit ziemlicher Wahrscheinlichkeit in das Valenzband thermisch entladen und daraufhin in den Wiedervereinigungszentren wieder mit den Elektronen vereinigt. Dadurch wird der, oben beschriebene Sensibilisierungszustand mit einer bestimmten Zeitkonstante nach Aufhören der Erregung durch Bestrahlung gelöscht und wird wieder in den ursprünglichen vor der Erregung bestehenden Zustand überführt. Wenn jedoch die Wahrscheinlichkeit der thermischen Entladung der bei geeigneter niedriger Temperatur festgehaltenen Löcher in das Valenzband_i nach Aufhören der Erregung durch Bestrahlung sehr klein ist, ist auch die Wahrscheinlichkeit der Beendigung der Lebensdauer der Elektronen aufgrund der Wiedervereinigung sehr gering. In einem solchen Fall wird ein Zustand, der dem Sensibilisierungszustand bei Raumtemperatur gleicht, selbst nach Aufhören der Erregung durch Bestrahlen über eine lange Zeitspanne beibehalten. Außerdem wird dieser Zustand so lange, als das Injizieren von Elektronen und Löchern von der Elektrode aus Anhält, eine gewünschte Zeit lang aufrechterhalten.

Den vorstehenden Erläuterungen ist zu entnehmen, daß der Speichereffekt im erfindungsgemäßen Speicherelement sich aus der Tatsache ergibt, daß die Löcher sozusagen in einem gefrorenen Zustand in den Störstoffniveaus in den im Photoleiter auftretenden elektronischen Stufen festgehalten werden. Der gefrorene Zustand kann wieder in den ursprünglichen, vor Erregung vorhandenen Zustand übergeführt

werden, wenn der Photoleiter mit Infrarotstrahlen bestrahlt oder auf eine bestimmte Temperatur aufgewärmt wird, wodurch die Löcher optisch oder thermisch in das Valenzband entladen werden und jederzeit das nach Aufhören der Erregung gebildete Niveau gespeicherter Leitfähigkeit in das Niveau der Eigendunkelleitfähigkeit zurückgeführt werden kann. Die oben erwähnten Infrarotstrahlen werden dazu verwendet, eine Erhöhung des Wiedervereinigungsverhältnisses der Elektronen zu den im sensibilisierten Zustand des Photoleiters '

in den Störstoffniveaus festgehaltenen und dann in das Valenzband entladenen Löcher zu bewirken. Deshalb müsoen die Infrarotstrahlen eine solche Wellenlänge haben, daß sie ein sogenanntes Infrarot-Quendung bzw. -Löschen ergeben. In dieser Hinsicht zeigt eine Bestrahlung mit einer Wellenlänge: von etwa 1,2 bis 1,8 μ gute Ergebnisse, wenn sie bei photo- : leitendem Kadmiumsulfid, Kadmiumselenid, einer festen Kad- ^: miumsulfid-Kadmiumselenid-Lösung oder dergleichen verwendet j

■ j

wird. ϊ

Das im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene Zwischen- [ niveau gespeicherter Leitfähigkeit tritt auf, wenn die An- | zahl der Photonen in einem Strahlungseingang zu klein ist, j

um alle Störstoffzentren, die wie oben beschrieben zur Sen- j

sibilisierung des Photoleiters beitragen, in ihren sensitivierten Zustand zu versetzen. Wenn jedoch ein elektrisches Feld einer Stärke, die höher ist als ein bestimmter festgesetzter Wert, an die Elektrode gelegt wird, bewirken die von der Elektrode injizierten Elektronen und Löcher, die alle Störstoffzentren in einer bestimmten Zeit in ihren

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j sensitivieren Zustand gebracht werden, wodureh die Leitfähigkeit bis zum Sättigungsniveau der Speicherung erhöht wird. Wenn andererseits kein elektrisches Feld angelegt wird I oder wenn die Stärke des angelegten elektrischen Feldes klei-I ner ist als der festgesetzte Wert, dann ist die Zahl der in-I jizierten Elektronen und Löcher vernachlässigbar klein, so j daß das Zwischennive&u gespeicherter Leitfähigkeit unverän- ;

' dert beibehalten werden kann. Die Abhängigkeit des Zwischen- ,

niveaus der gespeicherten Leitfähigkeit vom Strahlungseingang j

'. als Zeitintegral des letzteren wird verständlich,- wenn man ;

j in Betracht zieht, daß das Zwischenniveau der gespeicherten ^!

Leitfähigkeit von der Zahl der StörstoffZentren abhängt, die

j durch die vom Strahlungseingang gelieferten Photonen in ihren !

sensitivierten Zustand gebracht werden. j
j Die obige Erläuterung wurde nur zum besseren Verständnis

'■ der Idee der Erfindung für den Fachmann gegeben. Selbstver-

! ständlich kann das Phänomen der Leitfähigkeitsspeicherung,

. das in Abhängigkeit von der Bestrahlung eines speziellen Pho-

I toleiters auftritt, auch auf andere Weise erklärt werden.

j Obwohl mit Störstoffen dotiertes photoleitendes Kadmi- ,

umselenid als Beispiel für die Erläuterung der Erfindung ver-I wendet worden ist, weist selbstverständlich auch photolei-I tendes Kadmiumsulfid oder eine feste Lösung aus Kadmiumsulfid , ' und Kadmiumselenid ähnliche Eigenschaften auf und verhält sich' in gleicher Weise.

Die Strahlungssignalspeichervorrichtung gemäß der Erfindung, bei der das Phänomen der Leitfähigkeitsspeicherung verwendet wird, das auf der Bestrahlung eines Photoleiters beruht, kann in verschiedenen Formen verwirklicht werden,

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je nachdem, wie das durch die Strahlung aufgezeichnete und j gespeicherte Signal abgelesen wird. Bei der erfindungsge- ι mäßen Speichervorrichtung wird das Signal in Form von Le it- '· fähigkeit aufgezeichnet und gespeichert. Demnach besteht das ■ Problem, wie die Leitfähigkeit beim Ablesen des Signals fest- : gestellt wird. Dies kann mit bekannten Mitteln zum Feststellen der Leitfähigkeit geschehen. Anderenfalls kann ein in zwei- ^! dimensionaler Form aufgezeichnetes und gespeichertes Signal zum Steuern der Lumineszenz eines zweidimensionalen Leucht- \ elements verwendet werden, so daß das Signal in Form eines ! j zweidimensionalen Lichtmusters abgelesen werden kann. Das aufgezeichnete und in zweidimensionaler Form gespeicherte Signal kann auch durch Abtasten mit einem Elektronenstrahl abgelesen werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch als Speichervorrichtung für zweidimensionale Strahlungssignale oder bei einer Bildaufnahme- und Speichervorrichtung verwendet werden.

Im folgenden werden einige praktische Formen der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert.

Beispiel 1

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung. Die Speichervorrichtung weist ein Speicherelement auf, das eine Grundplatte 301 aus Glas und eine Schicht 302 aus einem mit Störstoff dotierten Photoleiter enthält. Der Photoleiter kann photoleitendes Kadmiumsulfid, Kadmiumseienid oder eine feste Lösung aus Kadmiumsulfid und Kadmiumselenid oder ein Gemisch aus einem dieser Sbffe

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sein. Im vorliegenden Beispiel ist die Grundplatte 301 aus Glas mit einer Feststofflösung aus pulverförmigem photoleitendem Kadmiumsulfid und Kadmiumselenid, die 10 Gew.^ Kadmiumsulfid enthält, mittels- eines plastischen Bindemittels beschichtet. Zwei in Abstand voneinander angeordnete Elektroden 303 und 304 aus Indium sind auf der Photoleiter-Schicht 302 angebracht. Bei dieser Ausführungsform haben die Elektroden 303 und 304 eine Breite von 7 mm und sind in einem Abstand von 0,7 mm voneinander angeordnet. Eine Spannungsquelle 305, ein Schalter 306 und ein Amperemeter 307 sind in dargestellter Weise so mit den Elektroden 303 und 304 verbunden, daß die im Photoleiter zwischen den Elektroden 303 und 304 gespeicherte Leitfähigkeit festgestellt werden kann. Das Speicherelement wird in einen üblichen Vakuumkühlbehälter eingesetzt und auf -100⁰C abgekühlt. Wie oben beschrieben, wird die Kühltemperatür verhältnismäßig wahlweise festgelegt und kann einen beliebigen Wert unter -50°G aufweisen.

Obwohl in Fig. 3 nicht dargestellt, ist das Speicherelement mit einer Strahlungsquelle und einer Infrarotstrahlenquelle derart zugeorndet, daß die Photoleiterschicht 302 sowohl mit Licht als auch mit Infrarotstrahlen beschickt werden kann. In Anbetracht der spektroskopischen Empfindlichkeit der pulverförmigen festen Kadmiumsulfid-Kadmiumselenid-Lösung, die in der Größenordnung von etwa 0,6 μ bis etwa 1,1 μ liegt, muß die Strahlungsquelle Lichtstrahlen oder radioaktive Strahlen, z.B. Röntgenstrahlen abgeben, die wenigstens eine Wellenlänge enthalten, die

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in den oben genannten Bereich fallen. Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde eine übliche Wolframglühlampe als Strahlungsquelle verwendet. Zur Erzielung guter Ergebnisse muß ferner die Infrarotstrahlenquelle Strahlen abgeben, die eine Wellenlänge enthalten, die den oben erwähnten Effekt der Infrarotlöschung veranlaßt, d.h. eine Wellenlänge in der Größenordnung von 1,2 bis 1,8-μ.

Zunächst wird das Speicherelement des oben beschriebenen Aufbaus auf eine geeignete Temperatur unter -5O⁰C abgekühlt und die Photoleiter-Schicht 302 wird mit Infrarotstrahlen aus der Infrarotstrahlenquelle bestrahlt oder einer Temperatur von mehr als 0 G ausgesetzt, so daß der Photoleiter in den Zustand einer sehr geringen Eigendunkelleitfähigkeit kommt. In diesem Zustand wird die Photoleiter-Schicht 302 mit Strahlen aus der Strahlungsquelle beschickt, mit dem Ergebnis, daß sich die Leitfähigkeit des Photoleiters in Abhängigkeit von der Strahlungsintensität erhöht. Selbst wenn die Bestrahlung der Photoleiter-Schicht 302 aufhört, kann der Zustand hoher Leitfähigkeit aufgrund des Phänomens der Leitfähigkeitsspeicherung, das sich aus dem Bestrahlen ergibt, eine beliebig lange Zeit gespeichert werden. Das so gespeicherte Signal kann auf Wunsch abgelesen werden, indem der Schalter 306 geschlossen wird, wodurch die Spannungsquelle 305 mit den Elektroden 303 und 304 verbunden wird, woraufhin man das Amperemeter 307 ablesen kann. Ein gutes Ergebnis konnte mit einer Gleichspannung von 200 V erzielt werden.

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Wenn das gespeicherte Signal gelöscht und ein folgendes Signal gespeichert werden soll, können die Infrarotstrahlen oder die hohe Temperatur wieder auf die Photoleiter-Schicht 302 gerichtet werden, wodurch wieder der Zustand der Eigendunkelleitfähigkeit im Photoleiter hergestellt wird, Daraufhin kann ein beliebiges Strahlungssignal auf die Photoleiter-Schicht 302 aufgebracht und in ihr gespeichert werden. Der Vorgang des Wiederherstellens! des Eigendunkelleitfähigkeitszustands, der Vorgang des Aufbringens eines Strahlungssignals und der Vorgang des Löschens des gespeicherten Signals können durch Schließen des Schalters 306 und Ablesen des Amperemeters 307 nachgewiesen werden. Obwohl bei dem oben beschriebenen Arbeits- ; gang das Signal in Form einer hohen Leitfähigkeit gespeichert worden ist, ergibt sich aus dem oben beschriebenen Grundprinzip, daß nach der Bestrahlung, die den Zustand j

einer hohen Leitfähigkeit im Photoleiter hergestellt hat, ' ein Signal in Form von Infrarotstrahlen so aufgebracht | werden kann, daß das Signal in einem Zustand niedriger Leitfähigkeit gespeichert wird.

Wenn das Signal in einem Leitfähigkeitsniveau gespeichert wird, das niedriger ist als das Sättigungs-Leitfähigkeitsniveau empfiehlt es sich, für die angelegte Spannung einen verhältnismäßig kleinen Wert zu wählen oder die angelegte Spannung ganz abzuschalten und sie nur während des Ablesens des Signals anzulegen, und zwar deshalb, weil bei ununterbrochenem Anlegen einer hohen Spannung

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das Zwischenniveau der Speicherung allmählich ansteigt, bis schließlich das Sättigungs-Leitfähigkeitsniveau erreicht wird.

I Die Form der Elektroden ist keineswegs auf die im j

vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellte Form beschränkt.· So können sie beispielsweise kammförmig, als parallel angeordnete ebene Streifen, parallel angeordnete Drähte oder dergleichen aus Metall, einem leitenden Anstrich oder der- j gleichen ausgebildet sein. j \

Die Spanriungsquelle 305 kann entweder eine Wechselstromquelle oder eine Gleichstromquelle sein. Obwohl der Schalter 306, das Amperemeter 307 und die Spannungsquelle 305 in der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen sind, um die Leitfähigkeit in den einzelnen im erfindungsgemäßen Speicherelement stattfindenden Vorgängen festzustellen, ist es klar, daß auch andere Kittel zum Feststellen der Leitfähigkeit verwendet werden können.

Beispiel 2

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, die eine Speicherplatte aufweist, die aus einer Vielzahl von Speicherelementen bestent, die zweidimensional angeordnet sind, um eine Vielzahl, von Signalen unabhängig voneinander zu speichern. Die Speicherplatte weist eine Photoleiter-Schicht 401 auf, wie oben beschrieben, die das Phänomen der Leitfähigkeitsspeicherung in Abhängigkeit von der Bestrahlung zeigt. Ferner ist eine Vielzahl linearer Elektroden 402 und 403 vorgesehen, die einander senkrecht kreuzend auf den beiden

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einander gegenüberliegenden Seiten der Photoleiter-Schicht 401 angeordnet sind. Eine solche Speicherplatte kann beir spielsweise dadurch erzielt werden, daß eine Vielzahl parallel angeordneter Elektroden 403, z.B. aus Zinnoxid auf eine Seite einer Glasgrundplatte aufgebracht wird, . daß dann die gegenüberliegende Seite der G-lasgrundplatte unter Verwendung eines plastischen Harzbindemittels mit dem Photoleiter beschichtet wird und daß schließlich ein Metall auf die Photoleiter-Schicht so aufgedampft wird, daß eine Vielzahl paralleler Elektroden 402 geschaffen wird, die senkrecht zu den Elektroden 403 verlaufen. Bei dieser Ausführungsform wurde mit Kupfer und Chlor dotiertes pulverförmiges photoleitendes Kadmiumselenid in einer Dicke von 60 μ aufgebracht. Die so hergestellte Speicherplatte wird auf eine Temperatur von weniger als -5O⁰C abgekühlt, um den Photoleiter in den Zustand der Eigendunkelleitfähigkeit zu versetzen, und ein Strahlungssignal wird an eine beliebige Stelle der Speicherplatte gegeben. Eine solche Stelle ist an der Kreuzung der jeweiligen linearen Elektroden 402 und 403 durch die Koordinaten X und Y gegeben. Die Werte der Leitfähigkeit an den Kreuzungen zwischen den linearen Elektroden 402 mit den Koordinaten X₁ bis X und den linearen Elektroden 403 mit den Koordinaten Y^ bis Y verändern sich in Abhängigkeit von den jeweils aufgebrachten Strahlungssignalen und werden aufgrund des Phänomens der Leitfähigkeitsspeicherung, die in Abhängigkeit von der Bestrahlung stattfindet und selbst nach Beendigung des Aufbringens der Strahlungssignale anhält, beliebig lang gespeichert.

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Das an der gewünschten Stelle gespeicherte Signal kann leicht durch Feststellen der Leitfähigkeit zwischen den linearen Elektroden 402 und 403 an der der bestreffenden Stelle entsprechenden Kreuzung erkannt werden. Wenn beispielsweise ein Signal an einem durch die Koordinaten X₁ und Y. j bestimmten Punkten auf der Speicherplatte gespeichert wird, kann die Strahlung auf diesen Punkt gerichtet werden, und wenn das Signal abgelesen werden soll, kann an die entsprechenden Klemmen X. und Y. eine Spannung gelegt werden, um die Leitfähigkeit in Form eines elektrischen Signals abzu- ^ lesen. Das Arbeitsprinzip der Speicherplatte, die Arbeitsbedingungen, die Art der Strahlung, der Löschvorgang usw. sind die gleichen wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel-r

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j Beim Ablesen muß das Ausgangssignal nicht unbedingt in

Form eines elektrischen Signals, sondern kann auch in Form '< eines optischen Signals abgenommen werden. Ein solches optisches Signal kann von einem elektrolumineszierenden Körper abgeleitet werden, dessen Ausgangsleuchtintensität in Abhängigj keit von einem elektrischen Signal veränderlich ist.

Die oben beschriebene Ausführungsform weist eine Festkörper-Bildspeicherplatte auf, die ein Strahlungsbild speiehern kann und von der das gespeicherte Bild, wenn nötig, in Form eines optischen Ausgangs abgeleitet werden kann. Daher ist die Speichervorrichtung besonders als Mittel zum Umwandeln zweidimensional verteilter Strailungssignale in entsprechende optische Signale anstelle von elektrischen Aus-

j gangssignalen gut zu verwenden.

! Das Grundprinzip der Festkörper-Bildspeicherplatte, unter Verwendung eines Photoleiters wird nachstehend im { einzelnen beschrieben. '

; Die erfindungsgemäße Festkörper-Bildspeicherplatte ; besteht im wesentlichen aus einem Photoleiterbauelement, beispielsweise aus mit Störstoff dotiertem photoleitendem Kadmiumselenid, wie oben beschrieben, und einem elektrolumineszierenden Bauelement und ist so aufgebaut, daß die Lumineszenz des elektrolumineszierenden Bauelements in bezug zu der Veränderung der Impedanz des Kadmiumselenid-Photoleiterbauelements elektrisch gesteuert wird. Beispielsweise sind die photoleitende Kadmiumsei enidschicht und die Schicht aus elektrolumineszierendem Material in einem elektrischen Stromkreis mit wenigstens einer Wechselspannungsquelle in Reihe oder parallel zueinander geschaltet. Das Ganze wird in einen Behälter mit niedriger

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Temperatur eingebracht, der auf eine Temperatur von weniger als -5O⁰C abgekühlt werden kann. Der Photoleiterschicht ist ein optisches System zugeordnet, über das ein Strahlungsbild oder ein Bild aus Röntgenstrahlen oder ähnlichen radioaktiven Strahlen einer Wellenlänge, für die der Photoleiter spektroskopisch empfindlich ist, auf die Photoleiterschicht projiziert

wird. Der Photoleiterschicht sind ferner Mittel zugeordnet, durch die ein gleichmäßiges Infrarotlicht auf sie gerichtet werden kann. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß mit Störstoffen dotiertes photoleitendes Kadmiumselenid für eine I _Λ Wellenlänge in der Größenordnung von 0,6 bis 1,λJU empfindlich ' ist, ist das Bild vorzugsweise durch Lichtstrahlen oder radioaktive Strahlen, z.B. Röntgenstahlen, wieder gegeben, die eine in den oben genannten Bereich fallende Wellenlänge aufweisen. Was die Infrarotstrahlen betrifft, so können gute Ergebnisse erzielt werden, wenn die Infrarotlichtquelle eine Strahlung abgibt, die die oben erwähnte Infrarotlöschung bewirkt, d.h. eine Strahlung, die eine Wellenlänge in der Größenordnung von 1,2 bis 1,8^ aufweist.

Die Festkörper-Bildspeicherplatte wird auf eine geeignete Temperatur vonreniger als -5O⁰C abgekühlt und eine Wechselspannung wird angelegt. Infrarotstrahlen werden gleichmäßig von der,Infrarotlichtquelle auf die gesamte Oberfläche der Photoleiterschicht.gerichtet, wodurch diese Schicht in den Eigendunkelwiderstandszustand mit extrem hohem spezifischem Widerstand versetzt wird. Sobald ein solcher Zustand erreicht ist, wird,die Bestrahlung mit Infrarotstrahlen unterbrochen. Es wird _s nun... ein Fall in Betracht gezogen, bei dem die Photoleiterschicht mit der Schicht aus elektrolumineszierendem

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Material elektrisch in Reihe geschaltet ist. In einem solchen Fall leuchtet die Elektrolumineszenzschicht nicht, da aufgrund der Tatsache, daß der Photoleiter einen extrem hohen spe· zifischen Widerstand aufweist, die angelegte Spannung fast ganz auf die Photoleiterschicht verteilt wird. Wenn in diesem Zustand ein Strahlungsbildeingang auf den Photoleiter projiziert wird, wird der Widerstand des Photoleiters in Abhängigkeit von der das Bild darstellenden Strahlungsdichte kleiner, und infolgedessen wird in Abhängigkeit von der Verringerung des Widerstands des Photoleiters eine größere Spannung auf die elektrolumineszierende Schicht verteilt, so daß auf der elektrolumineszierenden Schicht ein umgekehrtes Ausgangsbild erscheint. Wenn die Projektion des Eingangsbildes beendet ist, findet eine Reduzierung des Ausgangsbildes statt, jedoch ist eine solche Reduzierung vernachlässigbar gering. Da in der Zwischenzeit aufgrund des Phänomens der Leitfähigkeitsspeicherung als Ergebnis der Bestrahlung der Zustand hoher Leitfähigkeit im Photoleiter beliebig lang bestehen bleibt, kann das Ausgangsbild fortdauernd gespeichert werden, ohne zu verwischen oder zu verblassen. Das Löschen des so gespeicherten Bildes kann jederzeit leicht dadurch bewirkt werden, daß die Infrarotstrahlen von der Infrarotlichtquelle gleichmäßig auf die ganze Oberfläche der Photoleiterschicht gerichtet oder diese Schicht einer geeigneten Temperatur in der Größenordnung von O⁰C ausgesetzt wird.

Die gleiche Vorrichtung kann dazu dienen, ein Bild aus Infrarotstrahlen oder thermischen Strahlen umzukehren und zu speichern. In einem solchen Pail wird die Bestrahlung auf

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die gesamte Oberfläche der Photoleiterschicht gerichtet, um sie zu erregen, und dann wird die Bestrahlung unterbrochen, wodurch eine helle Lumineszenz auf der ganzen Schicht aus elektrolumineszierendem Material aufrechterhalten bleibt. In diesem Zustand wird ein Bild aus Infrarotstahlen oder thermischen Strahlen, das die oben genannte Wellenlänge aufweist, durch ein optischen System auf die Photoleiterschicht projiziert. Die Lumineszenz der elektrolumineszierenden Schicht wird dabei aufgrund einer Erhöhung des Widerstands der mit Infrarotstrahlen oder thermischen Strahlen beschickten: Teile der Photoleiterschicht verringert und dadurch erscheint ein sichtbares Ausgangsbild mit einer in bezug zum Eingangs- , bild negativen Polarität auf der Schicht aus elektrolumineszierendem Material und wird auf ihr gespeichert. Dieses Ausgangsbild wird wie im oben erwähnten Fall beliebig lang gespeichert. Wenn besonders gewünscht wird, ein Halbtonbild zu speichern,kann während des Speichervorgangs eine Spannung mit einem geeigneten niedrigen Wert angelegt werden«, Eine solche Spannung braucht nur während des Betrachtens angelegt zu werden. Wenn eine verhältnismäßig große Spannung während des Speicherns des Bildes an der Photoleiterschicht angelegt bleibt, bleibt die Leitfähigkeit der nicht bestrahlten Teile der Photoleiterschicht sowie die Leitfähigkeit der intensiv bestrahlten Teile der Photoleiterschicht unverändert, während die Leitfähigkeit der dazwischenliegenden Teile wie oben beschrieben erhöht wird, bis schließlich das Sättigungs-Leitfähigkeitsniveau erreicht ist, wodurch die Halbtöne verloren gehen und das sich ergebende Bild scharfe Kontraste zeigt.

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Dies "betrifft jedoch nicht einen speziellen FaIl₉ in dem das Speichern eines Bildes mit Halbtönen niefat gewünscht wird,, Die Tatsache, daß das aischenniveau der Leitfähigkeit durch Anlegen von■Spannimg erhöht wird, kann dazu verwendet werden₉ ein gespeichertes Bild eines Strahllingseingangs mit geringen Kontrasten als ein Bild su betrachten, das jedes beliebige Schwarz-Weiß-Verhältnis, jeden gewünschten Gammwert u₉dgl<, aufweist. Genauer gesagt, wenn ein Strahlungsbild unter inlegen einer niedrigen Spannung oder keiner Spannung projiziert wird und darm die Spannung wie erforderlich erhöht wire erhöht sich dis Leitfähigkeit jedes einzelnen Teils der Photoleiterschicht proportional zur Höhe der Leitfähigkeit, die der"

i in Betracht gesogene Teil vorher "33SaB₃ Die Spannung kann ver« ringert werden, sobald ein erforderlicher Kontrast erreicht ist, Das einen solchen Kontrast, aufweisend© Bild .kann betrachtet werden oder die Sp ai-oh ε-rung kann fortgesetzt werden»

Die vorstehende Beschreibung hszog sich auf sin© Bild™ umkehrung und -speicherung In sinaji .Fall, in dem die Fest- \ körper-Bildspeichsrplatts sine 'Photoleitersohicht aufweist ₉ diej ait einer Schicht aus slaktroliiainasäiersiidsm Material in Seihe geschaltet ist, d,h, in dsiri der hsllste Tsil eines Strahlrnigseingangsbildes, das eins in den Bereich spektroskopisoher Empfindlichkeit des Photoleiters fallende Älenlänge hat, dem hellsten Teil eines Ausgangsbildes entspricht (im Gegensatz su dem Fall eine Infrarots fcrahlsribilass), Jedoch gilt sin ähnliches Prinzip in einem Fall, bei dem die Photoleitsrsshichi parallel su der Schicht aus elsktrol-ominasziersndem Ma bar IaI

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geschaltet ist und die hellsten und dunkelsten Teile eines Strahlungseingangsbildes jeweils den dunkelsten bzw. hellsten Teilen eines Ausgangsbildes entsprechen (im Gegensatz zu dem Fall eines Infrarotstrahlenbildes). Wie aus der Eigenschaft des oben beschriebenen Photoleiters leicht zu erkennen, ergibt sich ferner, daß die erregende Wechselspannung nicht während des Projizierens eines Eingangsbildes oder während des Speicherns eines solchen Eingangsbildes, sondern nur während der Betrachtung des gespeicherten Bildes angelegt werden darf.

Beispiel 3

Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Festkörper-Bildspeichervorrichtung wird mit Bezug auf Fig. 5 näher beschrieben. Die Vorrichtung weist eine transparente Grundplatte 501, beispielsweise aus Glas, auf, ferner eine transparente Elektrode 502, die auf die transparente Grundplatte 501 aufgebracht ist, eine elektrolumineszierende Schicht 503 einer Dicke von etwa 4Q/U, die durch Binden eines elektrolumineszierenden Materials, z.B. Zinksulfid, mit einem plastischen Bindemittel hergestellt ist, eine lichtreflektieren den und isolierende Schicht 504 einer Dicke von etwa 10^, die durch Binden von pulverförmigem Bariumtitanat oder einem ähnlichen Material mit einem plastischen Bindemittel hergestellt ist, eine undurchsichtige oder lichtundurchlössige Schicht 505, beispielsweise aus schwarzer Farbe oder Ruß einer Dicke von etwa 10 yti zum Verhinder unerwünschten Zurückkehrens des von der elektrolumineszierenden Schicht 503 kommenden Lichts und eine Photoleiterschicht 506 einer Dicke von etwa 60/*, die durdi

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Binden eines Photoleiters mit einem plastischen Bindemittel hergestellt ist. Bei dieser Ausführungsform wurde mit Kupfer und Brom aktiviertes pulverförmiges photoleitendes Kadmiumselenid zur Herstellung der Photoleiterschicht 506 verwendet. Eine Vielzahl paralleler Elektroden 507, beispielsweise Metall-f· drähte mit einem Durchmesser in der Größenordnung von ΊΟ/Α-, sind mit einer Steigung von etwa 400Aauf der Photoleiterschicht 506 angeordnet. Eine Wechselspannungsquelle 31 ist zwischen die elektrolumineszierende Schicht 505 und die Elektroden 507 geschaltet. Eine angelegte Spannung von 250 V mit einer Frequenz in der Größenordnung von 2 KHz ergibt gute Resultate.

Die Festkörper-Bildspei-cherplatte des vorstehend beschriebenen Aufbaus wird in ein Vakuumkühlgefäß der üblicherweise bei Experimenten mit niedrigen Temperaturen verwendeten Art eingebracht und auf eine Temperatur von weniger als -30 C abgekühlt. Wie Fig. 2 zeigt, ist eine Temperatur von weniger als -5O⁰C zu empfehlen, um die unerwünschte Veränderung des Stroms aufgrund von TemperatürSchwankungen zu verringern« Eine übliche Glühlampe wird zum Projizieren eines Strahlungsbildes auf die Photoleiterschicht 506 verwendet und wird dann ausgeschaltet, wodurch aufgrund des vorerwähnten Phänomens der Leit° fähigkeitsspeicherung in Abhängigkeit von der Bestrahlung das Bild gespeichert wird. Das Bild kann eine lange Zeit ohne wesentliche Verschlechterung seiner Qualität gespeichert werden» Es kann leicht gelöscht werden, indem Infrarotstrahlen einer Wellenlänge von 1,4yd,von einer Infrarotlichtquell® auf die Photoleiterschicht 506 gerichtet wird oder indem die Bild-

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Speicherplatte einer Temperatur von mehr als O⁰C ausgesetzt wird. Es ergibt sich, daß ein gleiches Ergebnis erzielt werden kann, wenn das Bild in Form von radioaktiven Strahlen, z.B. Eöntgenstrahlen, projiziert wird.

Nachdem die gesamte Oberfläche der Photoleiterschicht 506 gleichmäßig mit den von der Glühlampe kommenden Strahlen bestrahlt worden ist, um eine gleichmäßige Lumineszenz der elektrolumineszierenden Schicht 503 zu bewirken, kann ein Infrarotstrahlenbild projiziert werden, um das Bild umzukehren und in Form sichtbaren Lichts zu speichern. Das in dieser Form gespeicherte Bild kann durch gleichmäßiges Bestrahlen mit von der Glühlampe kommendem Licht oder mit von der Infrarotlichtquelle kommenden Infrarotstrahlen schnell gelöscht werden. Ferner kann ein Bild mit einem Halbton oder ein Bild mit erhöhtem Schwarz-Weiß-Verhältnis oder Gammawert mit gutem Ergebnis gespeichert werden, wenn der Effekt der Erhöhung der Zwischenleitfähigkeit aufgrund des Anlegens einer Spannung verwertet wird. Bei dieser Ausführungsform wird ein mit Strahlen von einer Glühlampe projiziertes Bild umgekehrt und in Form eines Positivbildes gespeichert, während ein mit Infrarotstrahlen von der Infrarotlichtquelle projizier tes Bild umgekehrt und in Form eines Negativbildes gespeichert wird.

Fig. 6 zeigt eine Abwandlung der Speicherplatte der Fig. 5, bei der im wesentlichen gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher Bauteile wie in Fig. 5 verwendet werden. Demnach sind die Teile 501 bis 505 und die Wechselspannungsquelle 51 (31 in Fig. 5) hinsichtlich des Materials und des Aufbaus gleich denen der Fig. 5. Die in Fig. 6 gezeigte

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Speicherplatte unterscheidet sich von der in Fig, 5 dargestellten dadurch, daß sine Photoleiterschicht 601 einer Dicke in der Größenordnung von 400/tvorgesehen ist, obwohl sie aus dem gleichen Material besteht wie das für die Photo- ! lederschicht 506 in Fig. 5 verwendete. Die Photoleiterschicht j 601 hat eine so große Dicke, damit ihr äquivalenter Dunkelwiderstand erhöht'wird, der dazu neigt, kleiner zu werden,

wenn die Photoleiterschicht 601 mit einer durch Metallaufdampfen aufgebrachten flachen zweiten Elektrode-602 verbunden ist. ^:

Die derart aufgebaute Speicherplatte ist gut zu verwenden, wenn ein Strahlungsbild, z.B. ein Röntgenstrahlbild, mit einem hohen Durchdringungsvermögen als Eingang verwendet wird, da die Photoleiterschicht verhältnismäßig dick ist. Ob- j wohl die zweite Elektrode in Fig. 5 und in Fig. 6 als eine Vielzahl parallel in Abstand voneinander angeordneter Metalldrähte bzw. als flache Elektrode dargestellt ist, ist es für den Fachmann klar, daß stattdessen aucry ftft Spalten versehene Metallelektrode, eine netzartige Elektrode oder eine transparente flache Elektrode verwendet werden kann, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen.

Beispiel 4 i

Fig. 7 zeigt noch eine weitere Ausführungsform der ;

Erfindung, die so aufgebaut ist, daß eine Photoleiterschicht ; 506 und eine elektrolumineszierende Schicht 503 mit zwei

Wechselspannungsquellen 51 und 71 verbunden sind, so daß sie - ; durch Regulieren der von diesen Spannungsquellen gelieferten

Speisespannung miteinander in Reihe oder parallel zueinander j

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geschaltet werden können. Das Schwarz-Weiß-Verhältnis, der Gammwert u.dgl. eines Ausgangsbildes kann eingestellt werden, indem die zugeführte Wechselspannung so gewählt wird, daß Spannungen der gleichen Frequenz erzeugt werden und ihre Phase auf geeignete Weise gesteuert wird.

Die Speicherplatte weist Teile 501 bis 507 auf, die j den in Fig. 5 dargestellten ähnlich sind. Die Wechselspannungs-j quelle 51 ist gleich der Wechselspannungsquelle 31 in Fig. 5. ι Eine transparente Schicht 701 aus dielektrischem Material, z.B. Polyesterharz, einer Dicke von etwa 4O₇UiSt auf die Photoleiterschicht 506 aufgebracht und eine transparente Grundplatte 703 aus Glas oder ähnlichem Material ist mit einer transparenten dritten Elektrode 702 beschichtet.

Die Speicherplatte arbeitet ähnlich wie die in Fig. 5 dargestellte, wenn die Spannungsquelle 51 im Energiezuführungssystem so eingestellt ist, daß sie eine Spannung von 250 V mit einer Frequenz von 2 KHz erzeugt und wenn die Spannungsquelle 71 auf Null Volt eingestellt ist. Die Spannungs quelle 71 kann so eingestellt werden, daß sie eine Spannung erzeugt, die gleiche Frequenz, aber in bezug au der von der Spannungsquelle 51 erzeugten Spannung entgegengesetzte Phase aufweist, so daß der Dunkelstrom, der durch Anlegen der Spannung von der Spannungsquelle 51 erzeugt wird, durch den Strom entgegengesetzter.Phase der durch Anlegen der Spannung von der Spannungsquelle 71 geliefert wird kompensiert wird, wenn sich der Photoleiter im Zustand der Eigendunkelleitfähigkeit befindet. Da die Dunkellumineszenz der elektrolumineszierenden Schicht dadurch unterdrückt wird, weist das

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Ausgangsbild ein größeres Schwarz-Weiß-Verhältnis und einen erhöhten Gammawert auf und wird in einer Form mit gutem Kontrast umgekehrt und gespeichert. Bei dieser Arbeitsweise kann die durch die Spannungsquelle 71 erzeugte Spannung so gewählt werden, daß sie innerhalb des Bereichs zwischen 0 und 800 V liegtο Das Schwarz-Weiß-Verhältnis und der Gammawert des Ausgangsbildes werden verringert, wenn die Spannungsquelle 71 eine Spannung liefert, die die gleich Frequenz und die gleiche Phase wie ffle von der Spannungsquelle 51 gelieferte Spannung hat.

Bei einer anderen Arbeitsweise erzeugt die Spannungsquelle 51 koine Spannung oder ist kurzgeschlossen und nur die Spannungsquelle 71 liefert eine Spannung von vorzugsweise 1500 V mit einer Frequenz in der Größenordnung von 2 KHz. Gemäß diesem Verfahren der Energiezuführung sind die Elektrode 502 und die Elektroden 507 auf gleichem Potential. Wie die in Fig. 8 dargestellte Ersatzschaltung zeigt, sind die Photoleiterschicht 506 und die elektrolumineszierende Schicht 503 parallel geschaltet. In Fig. 8 entsprechen die Bezugszeichen 5O3¹, 506' und 701' jeweils der elektrolumineszierenden Schichi 503, der Photoleiterschicht 506 bzw. der transparenten Schicht 701 aus dielektrischem Material in Fig. 7. Dieselbe Spannungsquelle 71 ist in Fig. 8 dargestellt. Zur besseren Erläuterung sind die Kapazitätskomponente sowie die Widerstandskomponente in Richtung der Dicke des Photoleiters und die Kapazitätskomponenten der Schichten 504 und 505 nicht in der Ersatzschaltung dargestellt. Jedoch wird selbstverständlich,, soweit es das Arbeiten dieser besonderen Ausführungsform betrifft, die allgemeine Anwendung aus diesen Grunde nicht eingeschränkt.

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Wenn der Photoleiter 506' in Fig. 8 in den Zustand der Eigendunkelleitfähigkeit versetzt wird, erscheint an den Klemmen A und B eine hohe Impedanz, so daß der größere Teil der Spannung an diesen anliegt, wodurch das elektrolumineszierende Bauelement 503' hell leuchtet. Wenn eine Eingangsbild atf den Photoleiter 506· pojiziert und die Projektion/unterbrochen wird, werden die Teile des Photoleiters 506', die von der Strahlung getroffen werden, in den Zustand der Restleitfähigkeit versetzt, wodurch sich die Impedanz zwischen den Klemmen A und B verringert. Infolgedessen wird die an ihnen liegende Spannung verringert, das elektrolumineszierende Bauelement 5O3¹ leuchtet weniger und ein umgekehrtes Ausgangsbild, das negativ in bezug zum Eingang ist, wird gespeichert. Das Löschen dieses Bildes kann durch j gleichmäßiges Bestrahlen mit Infrarotstrahlen wie oben be- ^; schrieben bewirkt werden. Es braucht nicht gesagt zu werden, j daß ein positives und sichtbares Infrarotlichtbild gespei-. chert werden kann, wenn das Infrarotlichtbild projiziert wird, ! nachdem der Photoleiter gleichmäßig mit Licht bestrahlt worj den ist«

j Obwohl die Elektrode 507 in Fig. 7 als eine Vielzahl parallel angeordneter Metalldrähte beschrieben worden ist, können auch gute Resultate mit einer einzigen Metallelektrode

j mit Spaltenstruktur, beispielsweise einer netzartigen Elektro-

de erzielt werden. Ferner braucht während der Bildprojektion, des Speichern oder Löschens keine Spannung angelegt zu werden,. Dies braucht nur, wie oben beschrieben, während des Betrachten^ zu geschehen. Ein wesentliches Merkmal des vorliegenden Aus-

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führungsbeispiels besteht in der Tatsache, daß das Schwarz-Weiß-Verhältnis oder der Gammawert des Ausgangsbilaes durch Steuern der Phase und Spannung der beiden Wechselstromquellen während des Betrachtens des gespeicherten Bildes frei eingestellt werden können.

Bei Ablesen eines in der Photoleiterschicht zweidimensional gespeicherten Leitfähigkeitsnusters kann die Photoleiterschicht, die auf einer Seite mit der transparenten Elektrode bedeckt ist, in eine Vakuumelektronenrohre eingeschlossen werden und ein Abtastelektronenstrahl kann durch die transparente Elektrode hindurch auf sie gerichtet werden, um ein Signal abzuleiten, das dann abgelesen werden kann. Ein bekanntes Fernsehsystem kann zum Abtasten mit dem Elektronenstrahl verwendet werden, wodurch das gespeicherte zweidiiensionale Strahlungssignal auf dem Fernsehschirm sichtbar wird.

Für den Fachmann ergibt es sich, daß viele Veränderungen und Abwandlungen bei den einzelnen oben beschriebenen Ausführungsformen möglich sind.

Für die Verwendung der Erfindung in der Praxis werden Beispiel 1 und 2 wie folgt zusammengefaßt?

Eine Festkörper-Speichervorrichtung, die im wesentlichen mit einem Photoleiter versehen ist, wird in eine Vorrichtung zum Kühlen und Erwärmen eingebracht und wird auf eine geeignete niedrige Temperatur von weniger als -30⁰C abgekühlt, wenn ein Signal gespeichert werden soll. Das zu speichernde Signal hat die Form 1. von Lichtstrahlen oder radioaktiven Strahlen, z.B. Röntgenstrahlen mit einer Wellenlänge, die in den Bereich spektroskopischer Empfindlichkeit des Photoleiters

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fällt, oder 2.) von Strahlen, die eine Infrarotlöschung oder Wärme bewirken. Im Fall des Signals (1) wird dieses in Form einer höheren Leitfähigkeit gespeichert als wenn kein Signal an den Photoleiter gegeben wird, während im Fall des Signals (2) dieses in Form einer niedrigeren Leitfähigkeit gespeichert wird, als wenn kein Signal an den Photoleiter gegeben wird. Die Leitfähigkeit des Photoleiters wird zum Ablesen des gespeicherten Signals festgestellt. Zum Beispiel kann dadurch das Signal abgelesen werden, daß man eine Energiequelle an den Photoleiter anschließt, so daß letzterer als Last des ersteren wirkt, und daß der Strom oder die Spannung, die der Impedanz des Photoleiters entspricht, abgelesen wird, oder daß man dir Impedanz außerdem ein elektrolumineszierendes Bauelement in Reihe oder parallel schaltet, um die Leuchtintensität des elektroluiaines zierenden Bauelements abzulesen. Beim Ablesen kann die angelegte Spannung so erhöht werden, daß die Größe des beispielsweise auf einem mittleren Leitfähigkeitsniveau in Abhängigkeit von der Größe des Eingangssignals gespeicherten Signals allmählich erhöht wird, bis schließlich ein Sättigungs-Leitfähigkeitsniveau erreicht ist. Da die Leitfähigkeit bei einem solchen Niveau beträchtlich höher ist, als wenn kein Signal aufgebracht worden ist, kann die angelegte Spannung auf ein geeignetes, einer gewünschten Leitfähigkeit entsprechendes Niveau verringert werden, wobei das Signal auf diesem Niveau festgestellt wird, und dann das Speichern des Signals fortgesetzt werden. Die angelegte Spannung kann, wenn nicht das Speichern auf einem

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Zwischenleitfähigkeitsniveau gewünscht wird, beliebig festgesetzt werden. Das gespeicherte Signal kann durch Erwärmen des Photoleiters auf eine Temperatur von mehr als -50⁰C, beispielsweise auf O⁰C gelöscht werden. Ferner kann im Fall des Signals (1) dieses durch Bestrahlen des Photoleiters mit Strahlen gelöscht werden, die eine Infrarotlöschung bewirken, während im Fall des Signals (2) das Löschen durch Bestrahlen des Photoleiters mit Strahlen erfolgen kann, deren Wellenlänge in den Bereich spektroskopischer Empfindlichkeit des Photoleiters fällt.

Für die Verwendung in der Praxis werden die Beispiele 3 und 4 wie folgt zusammengefaßt:

Eine Festkörper-Bildspeichervorrichtung, die im wesentlichen einen Photoleiter und ein elektrolumineszierendes Bauelement aufweist, dessen Lumineszenz in Abhängigkeit von einer Veränderung.der Impedanz des Photoleiters-gesteuert werden kann, wird/eine Vorrichtung zum Kühlen und Erwärmen eingebracht. Die Bildspeichenorrichtung wird auf eine geeignete niedrige Temperatur von weniger als -30 C abgekühlt, wenn eine Bild gespeichert werden soll. Das zu speichernde ' Bildsignal hat die Form 1.) von Lichtstrahlen oder radioaktiven Strahlen, z.B. Röntgenstrahlen, mit einer Wellenlänge, die in den Bereich spektroskopischer Empfindlichkeit des Photoleiters fällt oder 2.) von Strahlen, die eine Infrarotlöschung oder Wärme bewirken. Im Fall des Signals (1) kann mann ein Ausgangsbild erhalten, das positiv in bezug zum Eingang ist, während man im Fall des Signals (2) ein Ausgangsbild erhalten kann, das negativ in bezug zum Eingang

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ist. Zum Betrachten des Ausgangsbildes wird Spannung an die Festkörper-Bildspeichervorrichtung gelegt, wodurch das elektrolumineszierende Bauelement veranlaßt wird, mit einer Leuchtintensitätsverteilung zu leuchten, die der Impedanz der verschiedenen Teile des Photoleiters entspricht. Beim Ablesen kann die angelegte Spannung so erhöht werden, daß der Kontrast des einen Halbton aufweisenden Bildes allmählich erhöht wird, bis schließlich das Bild einen sehr starken Kontrast besitzt, bei dem alle bestrahlten Teile das Sättigungsniveau erreichen und keine Halbtonteile vorhanden sind. Die angelegte Spannung kann auf ein geeignetes, " einem gewünschten Kontrast entsprechendes Niveau verringert werden, wobei das Bild auf diesem Kontrastniveau betrachtet und dann die Speicherung des Bildes fortgesetzt wird. Die angelegte Spannung kann beliebig bestimmt werden, falls die Speicherung auf dem Halbtonniveau nicht gewünscht wird. Das gespeicherte Bild kann durch Erwärmen der Bildvorrichtung auf eine Temperatur von mehr als -3O⁰C, beispielsweise auf etwa O⁰C gelöscht werden» Ferner kann im Fall des Bildsignals (1) dieses durch Bestrahlen des Photoleiters mit Strahlen gelöscht werden, die eine Infrarotlöschung be- _g

wirken, während im Fall des Bildsignals (2) das Löschung durch Bestrahlen des Photoleiters mit Strahlen bewirkt werden kann, die eine Wellenlänge haben, die in den Bereich der spektroskopischen Empfindlichkeit des Photoleiters fällt.

Aus der vorstehenden eingehenden Beschreibung ist zu erkennen, daß die Speichervorrichtung gemäß der Erfindung ein in Form von radioaktiven Strahlen, z.B. Röntgenstrahlen,

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und Strahlen, die vom sichtbaren Licht bis zum Infrarotlicht reichen, aufgestrahltes Signal beliebig lang speichern kann. Das so gespeicherte Signal kann als elektrisches Signal oder als optisches Signal leicht-abgelesen werden und kann ebenfalls leicht gelöscht werden. Demnach findet die erfindungsgemäße Bildspeichervorrichtung eine große Zahl von Verwendungsmöglichkeiten, beispielsweise als Speichervorrichtung in einer Datenverarbeitungseinrichtung in elektronischen Computern, als zweidimensionale Speichervorrichtung oder als Bildspeichervorrichtung für Höntgenstrahlen, sichtbares Licht, Infrarotlicht u.dgl., wie sie in medizinischen und industriellen Einrichtungen verwendet werden.

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Claims

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Patentansprüche:

j 1. Strahlungssignalspeichervorrichtung, gekennzeichnet \ durch ein Photoleiterbauelement (302; 401; 506; 601), durch einen Satz dem Photoleiterbauelernent zugeordneter Elektroden (303, 304; ' 402, 403; 502, 507; 602, 702), durch Mittel (307; 503) zum Feststellen der Leitfähigkeit des Photoleiterbauelements und Mittel ι zum Kühlen des fhotoleiterbauelements, das in gekühltem Zustand aufgrund des Phänomens der Leitfähigkeitsspeicherung in Abhängigkeit von der Bestrahlung des Photoleiterbauelements zum Speichern eines Strahllingssignals verwendbar ist.

2. Vorrichtung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Photoleiterbauelement im wesentlichen aus Kadmiumselenid,, Kadmiuothioselenid oder Kadmiumsulfid besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlungstemperatur unter -30⁰C liegt. ^:

4. Vorrichtung naoh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Photoleiterbauelement zum Löschen des in ihm gespeicherten Strahlungssignals Mittel zum Bestrahlen mit Infrarotstrahlen zugeordnet sind.

5. Vorrichtung naoh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Photoleiterbauelement zum Löschen des gespeicherten Strahlungssignals Mittel zum Erhöhen seiner Temperatur i auf ein höhreres Niveau als das beim Speichern des Strahlungssignals vorhandene zugeordnet sind.

6. Vorrichtung naoh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Photoleiterbauelement (302) zum Speichern eines einzigen Strahlungssignals mit zwei Elektroden (303, 304) versehen ist (Fig. 3).

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7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Speichern einer Vielzahl voneinander unabhän-j giger Strahlungssignale das Photoleiterbauelement als Photolei- j terschicht (401) ausgebildet ist, die auf einer Oberfläche mit j einer ersten, aus einer Vielzahl linearer Elektroden (402) bestehenden Elektrodengruppe und auf der gegenüberliegenden Ober- ' fläche mit einer zweiten, aus einer Vielzahl linearer Elektro- ι den (403) bestehenden Elektrodengruppe versehen ist, wobei jeweils eine Elektrode der ersten Gruppe und eine Elektrode der zweiten Gruppe ein Paar bilden, und dass die Leitfähigkeit an den Kreuzungspunkten jedes Elektrodenpaars feststellbar ist j (Fig. 4). j

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- ; zeichnet, dass das Mittel zum Feststellen der Leitfähigkeit des ! Photoleiterbauelements ein elektrolumineszierendes Bauelement (503) ist, dessen Lumineszenz zum optischen Betrachten des gespeicherten Strahlungssignals in Abhängigkeit von einer Veränderung der Leitfähigkeit des Photoleiterbauelements. elektrisch steuerbar ist. \

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Photoleiterbauelement (506) als Schicht ausgebildet ist, die auf einer Seite mit einer strahlungsdurchlässigen ebenen Elektrode (507) versehen ist, und dass das elektrolumineszierende Bauelement (503) ebenfalls als Schicht ausgebildet ist, die auf einer Seite mit einer lichtdurchlässigen Elektrode (502) versehen ist, wobei die Photoleiterscücht und die elektrolumi- ^j neszierende Schicht ein gemeinsames Ganzes bilden, in dem die Lumineszenz in jeder Stellung der elektrolumineszierenden Schichit in Abhängigkeit von der Leitfähigkeit der Photoleiterschicht in ! der entsprechenden Stellung steuerbar ist und wobei ein zweidimensional verteiltes Strahlungsbild in der Vorrichtung speicherbar und als zweidimensional verteiltes Leuchtmuster sichtbar zu machen ist.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, ; dass die strahlungsdurchlässige Elektrode (507) eine mit Spalten versehene Elektrode ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich- ! net, dass eine strahlungsdurchlässige ebene Elektrode (702) über eine strahlungsdurchlässige Impedanzschicht (701) auf-die mit ; der Spalten aufweisenden Elektrode (507) versehenen Photoleiter— schioht (506) aufgebracht ist, wobei bei Betrachtung des zweidimensional gespeicherten Signals als zweidimensional verteiltes Leuchtmuster die Polaritätsumkehr, der Gammawert und das Schwarzt-Weiss-Verhältnis des Bildes einstellbar sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- ' zeichnet, dass das Photoleiterbauelement als Schicht ausgebildet ist, die auf einer Seite mit einer strahlungsdurchlässigen Elektrode versehen und in einem Vakuumbehälter angeordnet ist, dass die Mittel zum Feststellen der Leitfähigkeit des Photoleiterbauelements Mittel zum Ausstrahlen eines Elektronenstrahls auf das Photoleiterbauelement zum Abtasten dieses Bauelements aufweisen, wobei die Leitfähigkeit des Photoleiterbauelements feststellbar, die dabei festgestellten elektrischen Signale ver-j stärkbar und auf einem Schirm einer Kathodenstrahlröhre in Form j von Licht darstellbar sind, dessen Intensität der festgestellten Leitfähigkeit entspricht.

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