DE2119010A1

DE2119010A1 - Speicherelektrode für Speicherröhren zur Rasterumwandlung

Info

Publication number: DE2119010A1
Application number: DE19712119010
Authority: DE
Inventors: Nobuo J. Vista Calif. Koda (V.StA.). P
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1970-05-01
Filing date: 1971-04-20
Publication date: 1971-11-18
Also published as: FR2091055A5; NL152703B; NL7105258A; US3689789A; JPS534393B1; GB1291023A; DE2119010B2; DE2119010C3

Description

Anmelderin: Stuttgart, den 19. April

Hughes Aircraft Company P 2298 S/kg

Centinela Avenue and ^l

Teale Street

Culver City, Calif., V.St.A.

Speicherelektrode für Speicherrohren zur Rasterumwandlung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Speicherelektrode für Speicherröhren zur Rasterumv/andlung, bestehend aus einem perforierten leitenden Schirm, der auf einer ßeite mit einem Sekundärelektronen emittierenden dielektrischen Material versehen ist.

Speicherröhren zur Rasterumwandlung finden beispielsweise zur übertragung von Radarschirmbildern mit IPernseh-Abiastfrequenzen Verwendung· Radarsignale v/erden gewöhnlich von

-' einer iu Vergleich zu Fernseh-Abtastfrequenzen relativ, langsamen Abtastfrequenz abgeleitet. Beispielsweise hat eine typische Radar-Abtastfrequenz eine Periode von etwa 10 Sekunden im Vergleich zu einer Fernsehabtastung, die eine Periode von etwa i/30 einer Sekunde haben kann. Elektronische Systeme zur Rasterunwandlung müssen daher von Einrichtungen Gebrauch' machen, welche die Signale mit der niederen Abtastfrequenz speichern, während anschließend entsprechende schnellere Abtast-

P Signale abgeleitet werden. Im allgemeinen machen bekannte Speicherröhren zur Rasterumwandlung von einer Speicherelektrode Gebrauch, die aus einem perforierten leitenden Schirm bestehen, der auf einer Seite eine Beschichtung aus einem Sekundärelektronen emittierenden dielektrischen Material aufweist. Die Speicherelektrode ist zwischen zwei gegeneinander gerichteten Systemen zur Erzeugung eines Elektronenstrahles angeordnet, die als Schreib-» bzw· Lesesystem bezeichnet werden. Das Schreibsystem tastet die beschichtete Seite der Speicherelektrode gemäß einem ersten Raster ab und erzeugt auf der Speicherelektrode ein Ladungsmuster von gespeicherten

* elektrischen Potentialen, die ein Ergebnis der Sekundäremission des dielektrischen Materiales sind. Die Potentiale des gespeicherten Ladungsmusters - sind verschieden und hängen von der Intensität des Schreibstrahles ab. Demgemäß gibt das Ladungsmuster die Eingangs signale wieder· Das Lesesystem ist auf der entgegengesetzten Seite der Speicherelektrode angeordnet und tastet deren unbeschichtete Seite gemäß einem anderen Raster und sit anderer Frequenz ab. Der Lesestrahl dringt in die Speicherelektrode ein und wird in spezifischer Heise in Abhängigkeit von dem gespeicherten Ladungsmuster modulierte Baiser

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wird ein variierender üSlektronenstrom des Lesestrahles erhalten und es wird dieser variierende Elektronenstroia dazu benutzt, ein Ausgangssignal mit der Abtastfrequenz des Lsssstrahles zu bilden, das dem Ladungsmuater entspricht, das von dem SchreihEtrahl gebildet worden ist., und daher zu den Eingangasignalen in einer bestimmten Beztshiaig steht.

Ee gibt Speicherröhren, die für ein zerstörungsfreies Lesen ausgebildet sind, wogegen andere mit einer Zerstörung der Ladung bein Lesen arbeiten. Bei den letzt- . genannten Röhren besteht das Problem, daß eine sehr hohe Beschleunigungsspannung für den Schreibstrahl benötigt wird und das zerstörende Lesen wegen der hohen Kapazität der Speicherelektrode relativ langsam erfolgen aoS. Eine höh· kapazität führt zu einen langsamen der Information. waA hat ein Verschmieren von

sich schnell ändernden Informationen zur Folge. Bei bekannten Speicherröhren zur Basterumwandlung gilt wegen des Kapazitätsprobleiaa eine Zeit von 0,2 Sekunden als das Minimum für das Lesen bei gleichzeitiger Zerstörung der Information.

Per Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Speicherelektrode "für Speicherröhren zur Hasterumwandlung zu schaffen, die ein schnelleres Lesen bei gleichzeitiger Zerstörung der Information ermöglicht.

Dies· Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der leitende Schirm von einer metallischen Netzelektrode gebildet wird, die auf einer Seite der das

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Netz bildenden Abschnitte mit einer isolierenden B«schiehtung versehen ist, und daß das Sekundärelektronen emittierend® Material über der isolierenden Beschichtung als durchgehende Membran angeordnet iat. ·

Es ist anzustreben, daß die Membran eine !Relaxations-Zeitkonstante aufweist, die etwa das fünf- bis zehnfache der zum Schreiben eines vollständigen Bildes benötigten Zeit beträgt. Andernfalls würde das Aufladen durch den Lesestrahl auf da· Potential der Lesekathode, also das Massepotential, und das Aufladen durch den Schreibstrahl in Richtung auf das Potential der Netselektrode bald ©inen Gleichgewichtsaustand erreichen, bei dem keinerlei Lesesignal mehr erhalten würde. Ein geeignetes Material für die Membran ist ein aufgedampfter Film aus hexagonalem Zinksulfid in einer Dicke von 0,2 bis 0,4 /na· Eine andere geeignet® Membran besteht aus einem FiIn aus Magnesiumoxid mit einer Dicke von 50 bis 1OOO A, der durch Oxidieren eines aufgedampften Magnesiuafilmea hergestellt werden kann. Eine geeignete isolierende Beschichtung auf dem Metallnets als Träger für die Membran ist Calciumfluörid oder Magnesiumfluoride

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Auaführungebeispieles zu entnehmen. Die der Beschreibung und dor Zeichnung au entnehmenden Merkmale können bei anderen Aus führung« formen der Erfindung einzeln für sich oder su mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigen

BAD ORIGINAL

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Fig. 1 eine schematische Barstellung einer Speicherröhre mit einer Speicherelektrode nach der Erfindung und

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Speicherelektrode der Speicherröhre nach Fig. 1.

Die in Fig, 1 dargestellte Speicherröhre 10 besteht aus einer rohrförmigen Hülle 12, die zu ihrer Längsachse symmetrisch ausgebildet ist upd aua einem geeigneten Isoliermaterial wie beispielsweise Glas, besteht. An dem in Fig. 1 rechten Ende der Umhüllung 12 ist ein System 14· zur Erzeugung eines Lesestrahles angeordnet, während sich am anderen Ende der Umhüllung 12 ein System 16 zur Erzeugung eines Schreibstrahles befindet. Mit den System 14 zur Erzeugung eines Lesestrahles wirken Collimatorlinsen 18 und 20 sowie eine Fokussierspule 22 zusammen. In gleicher Y/eise sind für das System 16 zur Erzeugung eines Schreibstrahles Collimatorlinsen 24 . und 26 sowie eine Fokussierspule 28 vorhanden. Ferner ist sowohl für den Lesestrahl als auch für den Schreibstrahl ein Ablenksystem JO bzw. 32 vorgesehen. Die Elektronenstrahlerzeuger, Ablenksysteme, Collimatorlinsen und Fokussierspulen sind von bekanntem Aufbau und bekannter Funktion, so daß eine nähere Beschreibung dieser Einrichtungen für unnötig angesehen wird. Die Ablenksysteme 30 und 32 können sowohl elektrostatischer als auch elektromagnetischer Natur sein.

In der Mitte der Umhüllung 12 ist die in Fig. 2 näher dargestellte Speicherelektrode 34 angeordnet.. Diese

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Speicherelektrode 34 besteht in ihrer bevorzugten Form aus einer metallischen lTetzelektrode 36» die beispielsweise aus Nickel oder Kupfer galvanoplastisch. hergestellt sein und etwa 400 Löcher pro Zentimeter aufweisen kann. Auf einer Seite der Uetzelektrode 36, aie - dem System 14 zur Erzeugung des Lesestrahles zugewandt ist, ist eine isolierende Beschichtung 38 vorgesehen, die nur die metallischen Abschnitte oder Segmente bedeckt und die Zwischenräume der Netzelektrode freiläßt. Die isolierende Beschichtung 38 sollte in der Lage sein, Spannungen von mehr als 10 bis 25 -V standzuhalten, und kann durch Aufdampfen von Calciumfluorid oder Kagnesiusfluorid auf die lTetzelektrode 36 hergestellt sein, über die isolierende Beschichtung 38 der lTetzelektrode 36 ist dann eine Membran 40 ausgespannt. Ein Gesichtspunkt für die Wahl des Membranoaterials besteht darin, daS die Leitfähigkeit durch die dünne Membran hindurch so groß ist, daß ujsx quer zur Membran keine großen Spannungsdifferenzen auftreten können. Bei einer Abtastgeschwindigkeit beim Schreiben von etwa ΊΟ biß 30 Bildern pro Sekunde wird eine dielektrische Eelaxationszeit in der Größenordnung von einer Sekunde benötigt. Es läßt sicifa. dann der spezifische Widerstand aus der Formel /t_op£ * I*O s errechnen, in der μ. die Dielektrizitätskonstante des freien. Raumes, pden spezifischen Widerstand in. JIn und t die Dielektrizitätskonetante des Membraniaaterials bedeuten. T/enn E etwa · 5 is* "tuad /* in laks-Einheiten 8,85 x 10 ■ ist, dann wird P zu etwa 2x10 Jim oder 2 χ 10 -^cm. Ein aufgedampfter BiIm aus Zinksulf id von etwa 100 A bis 1000 A Dicke liegt in diesem ¥/iderstandsbereich und ist infolgedessen für die Membran 40 geeignet

BADORiGINAL " ./.

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Aus sehr guten Isolatoren hergestellte Membranen sind dagegen nicht erwünscht. Ein anderes Material, aus den die Membran 40 hergestellt v/erden kann, ist ein sehr dünner Film, aus Llagnesiunoxid, dessen Dicke etwa 50 A bis 1000 A betragen kann. Solch einen Ilenbran kann durch oxidieren eines aufgedampften "liagnesiumfilnes erhalten werden. Die sehr geringe Stärke der Liembranen hat zur Folge, daß im Bereich der Zwischenräume der Netzelelctrode 36 eine ausreichende Leitfähigkeit durch die Llembrane hindurch besteht. Die zusätzliche Isolation, die von der isolierenden Beschichtung über den das Hetz bildenden Abschnitten der lietzelektrode 36 bewirkt wird, ermöglicht es dem Lesestrahl, diesen Bereich auf dem Potential der Lesekathode zu halten.

Zu o'eder Seite der Netzelektrode weist die Speicherelektrode Kollektorelektroden 42 und 44 auf, die aus leitenden Schirmen bestehen, die für sich bewegende Elektronen einen hohen Sransmissionagrad aufweisen. Die Kollektorelektroden oder Gitter 42 und 44 haben den Zweck, von der Ketzelektrode emittierte Sokundärelektronen einzufangen.

Zur Beschreibung der Wirkungsweise der als Ausführungsbeispiel behandelten Speicherröhre wird vorausgesetzt, daß die Kathode des den Lesestrahl erzeugenden Systems 14 auf einem als Bezugspotential dienenden Nullpotential liegt. Außerdem.werden an. die Schreib-Kollektorelektrode 42 und die Lese-Kollektorelektrode 44 Potentiale von etwa +1500 V angelegt. Die Netzelektrode 36 der Speicherelektrode wird auf einem Potential von etwa -t-25V gehalten. Dann wird das System 14 zur Erzeugung des Lesestrahles

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eingeschaltet und der erzeugte Lesestrahl veranlaßt, die Membran 4-0 der Speicherelektrode 34 abzutasten. Die Geschwindigkeit des von den System 14 erzeugten Lesestrahles liegt unterhalb des Uberachneidungspunktes der Sekundäremission für das dielektrische Material der Membran- 40, so daß die auf diese \.^reise abgetasteten Abschnitte der I.Ienbran" 40 eine negative Ladung, erhalten und etwa auf das Potential der Kathode des den Lesestrahl erzeugenden Systems 14 gebracht werden. Y/enn dieses Ladungeniveau erreicht ist, treffen die Elektronen des Lesestrahles nicht langer auf die Membran 40 auf. Danach nimmt das Potential an der Oberfläche der Membran 40, die dem den Schreibstrahl erzeugenden System 16 zugewandt ist, das Potential der dem Lesesystem zugewandten Oberfläche an. Ec ist höchst wichtig, den Bereich über den Netzabschnitten der lietzelektrode 36 als Isolator mit großer Seitkonstante zu erhalten, um das Ausgangssignal am Lesekollektor 44 zu fördern.

Um die Schreibphase der. Röhre durch Aufbringen positiver Ladungen auf das dielektrische Llaterial der Membran innerhalb der Zwischenräume der metallischen ITetzelektrode 36 einzuleiten, wird die Kathode des Schreibsystems mit einem negativen Potential in bezug auf das dielektrische Potential betrieben und es wird der Schreibstrahl veranlaßt, 'die Speicherelektrode 34 mit einer Geschwindigkeit abzutasten, die über den Überschneidungspunkt der Sekundäremission des dielektrischen Materials liegt, aus dem die Llembran 40 besteht. Auf diese

• BApORfGlNAl.

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V/eise werden auf der Membran 40 positive Ladungen erzeugt, die in einem Verhältnis zu der Intensität und der Dauer des SchreibStrahles bezüglich jedes diskreten Segmentes der Membran 40 innerhalb der Zwischenräume der Uetzelektrode 36 steht. Wie bekannt, ist der Schreibstrahl in Übereinstimmung mit gewissen Eingangssignalen, welche die darzustellende Information repräsentieren, intensitätsmoduliert. Unter diesen Umständen nimmt die Oberfläche der Membran 40, die dem den Lesestrahl erzeugenden System 14 zugewandt ist, schnell eine Ladung an, die von dem Lesestrahl erzeugt worden ist, und zwar wegen der hohen kapazitiven Kopplung zu der Leseseite und der ausreichenden Leitfähigkeit durch die Membrane hindurch. Danach wird die Leseseite der Speicherelektrode 34 von dem Lesestrahl abgetastet und es werden sich ändernde Mengen von Elektronen von dem Lesekollektor 44 eingefangen, wodurch ein Ausgangssignal erzeugt wird, das effektiv gemäß dem auf der Membran 40 vorhandenen Ladungsmuster moduliert ist. Auf diese Weise wird die Information, die in dem Abtastmuster des Schreibsystems enthalten ist, in ein geeignetes Signal umgesetzt, das von dem Lesestrahl erzeugt wird und ein anderes Abtastmuster oder Raster aufweist. Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß der beschriebene Lesevorgang zerstörend ist, indem die von dem Schreibstrahl erzeugten Ladungen schon bald auf das Bezugspotential der Kathode des den . Lesestrahl erzeugenden Systems bei der Erzeugung des Ausgangssignales zurückgebracht werden.

Es sei erwähnt, daß die körperliche Trennung zwischen dem Schreib- und dem Leseteil der Röhre durch die Membran und

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das Fehlen eines Durchtritts des Schreibstrahles durch die Membran das Problen eines Übersprechens löat· Bei bekannten Speicherröhren zur Rasterumwandlung erfordert das Übersprechen zwischen Schreib- und Lesesignalen spezielle Leseschaltungen, die diese Signale trennen.

Es versteht sich, daß die vorstehende Beschreibung nur zur Erläuterung der Erfindung und nicht zu deren Beschränkung auf das dargestellte Ausführungsbeispiel * dient* Vielmehr ist es möglich, das dargestellte Ausführungsbeispiel in vielfältiger W«ise abzuändern, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

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Patentansprüche

Speicherelektrode für Speicherröhren zur liasterumwandlung, bestehend aus einem perforierten leitenden Schirm, der auf einer Seite mit einem Sekundärelektronen emittierenden dielektrischen Material versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Schirm von einer metallischen Netzelektrode (36) gebildet wird, die auf einer Seite der das ITetζ bildenden Abschnitte mit einer isolierenden BeSchichtung (38) versehen ist, und daß daa Sekundärelektronen emittierende Material über der isolierenden Beschichtung (38) als durchgehende Membran (40) angeordnet ist.

2. Speicherelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der spezifische T/iderstand der Membran (40) sehr als 1O*¹⁰ ilen beträgt.

3. Speicherelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (40) aus einen Magnesiuaoxidfilm besteht! "

4· Speicherelektrode nach Anspruch 3» dadurch gekenn-

• * - ο

zeichnet^ daß die Dicke des üagnesiumoxidfilms 2000 A nicht überschreitet.

Speicherelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch. gekennzeichnet, daß die Membran (40) aus einem aufgedampften Zinksulfidfilm besteht·

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6. Speicherelektrode nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet» daß die Dicke des Zinksulfidfilmes 1000 A nicht überschreitet.

7· Speicherelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Beschichtung aus Calciumfluorid besteht.

8. Speicherelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Beschichtung (38) aus Hagnesiumfluorid besteht.

9« Speicherelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, daß vorzugsweise zu beiden Seiten der Netselektrode (36) Fangelektroden (42 und 44·) für Sekundärelektronen angeordnet sind.

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