DE2119010C3 - Signalspeicherröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Signalspeicherröhre nach dem Oberbegriff des Anspruchs. Eine derartige Röhre ist aus der US-PS 27 85 328 bekannt.

Solche Signalspeicherröhren finden beispielsweise zur Übertragung von Radarschirmbildern mit Fcrnseh-Abtastfrcquenzen Verwendung.

Es gibt Signalspeicherröhren, die für ein zerstörungsfreies Lesen ausgebildet sind, wogegen andere mit einer Zerstörung der Ladung beim Lesen arbeiten. Bei der in der obengenannten US-PS beschriebenen Röhre handelt es sich um eine der letzgenannten Art. Bei dieser bekannten Signalspeicherröhre trägt ein Gitter zunächst eine durchgehende Aluminiumschicht, auf der dann die durchgehende Membran aus einem Sckundärelektronen emittierenden dielektrischen Material aufgebracht ist. Diese bekannte Signalspeicherröhre hat den Nachteil, daß das zerstörende Auslesen nur relativ langsam möglich ist, weil die Speicherelektrode eine hohe Kapazität aufweist und daher die Entladung durch den Lesestrahl nur verhältnismäßig langsam erfolgen kann. Eine hohe Kapazität führt nämlich zu einem langsamen Abklingen der Information und hat daher ein Verschmieren von sich schnell ändernden Informationen zur Folge. Bei bekannten Signalspeicherröhren gilt wegen des Kapazitätsproblems eine Zeit von 0,2 Sekunden als das Minimum für das Lesen bei gleichzeitiger Zerstörung der Information. Außerdem erfordert die bekannte Anordnung eine hohe Beschleunigungsspannung für den Schreibstrahl, da dieser sowohl die Aluminiumschicht als auch die dielektrische Membran durchdringen muß.

Aus der US-PS 33 56 878 ist eine Signalspeicherröhre mit Speicherelektrode bekannt, die ebenfalls aus einem metallischen Gitter besteht, das auf einer Seite eine durchgehende Membran aus einem Sekundärelektronen emittierenden dielektrischen Material trägt. Diese Membran weist jedoch, in senkrechter Richtung zur Elektrode gesehen, leitende Bereiche auf, die mit dem Gitter deckungsgleich sind. Diese leitenden Bereiche, die sich durch die dielektrische Membran hindurch von ihrer am Gitter anliegenden Fläche bis zu der freien Oberfläche der dielektrischen Membran erstrecken, sind in der Weise hergestellt, daß vor dem Aufbringen der dielektrischen Membran auf das Gitter eine leitende Goldschicht aufgebracht wurde, die nach dem Aufbringen der dielektrischen Membran zum Hindurchdiffundieren durch diese Membran veranlaßt wurde. Bei der bekannten Signalspeicherröhre steht also die Sekundärelektronen emittierende Membran in unmittelbarer

ίο Berührung mit dem Gitter und wird außerdem von zahlreichen leitenden Abschnitten durchsetzt so daß die Kapazität ihrer Speicherelektrode besonders groß ist. Diese bekannte Signalspeicherröhre ist allerdings für zerstörungsfreies Lesen bestimmt, also für Fälle, bei

Ii denen eine einmal eingeschriebene Information nahezu beliebig lange gespeichert bleiben und beliebig häufig gelesen werden soll. Bei dieser Signalspeicherröhre tritt daher das Problem, daß beim schnellen zerstörenden Lesen ein Verschmieren der gespeicherten Information

2» erfolgt, nicht auf. Würde diese bekannte Signalspeicherröhre für zerstörendes Lesen verwendet, sofern dies überhaupt möglich sein sollte, würde sie wegen der großen Kapazität der Speicherelektrode die oben in Verbindung mit der Signalspeicherröhre nach der

r. US-Patentschrift 27 85 328 ausführlich dargelegten Nachteile hinsichtlich der Lesegeschwindigkeit aufweisen.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Signalspeicherröhre der eingangs genannten

»> An zu schaffen, die ein schnelleres Lesen bei gleichzeitiger Zerstörung der Information ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im

kennzeichnenden Teil des Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Si Durch die bei der Signalspeicherröhre nach der Erfindung zwischen dem von der Netzelektrode gebildeten leitenden Schirm und der Sekundärelcktroncn emittierenden Membran vorhandene isolierende Beschichtung wird die Kapazität der die Sekundärclek-

4(i tronen emittierenden Membran gegenüber dem metallischen Schirm verringert. Hierdurch wird eine schnellere Entladung der Bereiche der Membran, die durch Sekundärelektronenemission positiv aufgeladen sind, durch den Lesestrahl und infolgedessen auch eine

-si höhere Lesegeschwindigkeit möglich, ohne daß ein unscharfes Bild entsteht. Eine Speicherelektrode, bei der zwischen dem leitenden Schirm und der Membran auf den leitenden Abschnitten des Schirms eine isolierende Beschichtung vorhanden ist, ist an sich schon in der

■ίο US-PS 34 97 747 beschrieben, jedoch nicht für eine Signalspeicherröhre zum Einschreiben und Auslesen von Signalen. Vielmehr soll mit ihr im Unterschied zur Erfindung eine Vergrößerung der Kapazität zwischen leitendem Schirm und Membran, insbesondere für eine Bildaufnahmeröhre, erreicht werden. Gegenüber der aus der US-PS 27 85 328 bekannten Signalspeicherröhre weist die Röhre nach der Erfindung den weiteren Vorteil auf, daß der Schreibstrahl keine besonders hohe Beschleunigungsspannung erfordert, weil er keine

bi) Zwischenschicht durchdringen muß.

Es ist anzustreben, daß die Membran eine Relaxations-Zeitkonstanle aufweist, die etwa das fünf- bis zehnfache der zum Schreiben eines vollständigen Eiildes benötigten Zeit beträgt. Andernfalls würde das Aufla-

b^r> den durch den Lesestrahl auf das Potential der Lesekathode, also das Massepotential, und das Aufladen durch den Schreibstrahl in Richtung auf das Potential der Netzelektrode bald einen Gleicheewichtszustnnd

erreichen, bei dem keinerlei Lesesignal mehr erhalten würde. Ein geeignetes Material für die Membran ist ein aufgedampfter Film aus hexagonalem Zinksulfid. Eine andere geeignete Membran besteht aus einem Film aus Magnesiumoxid mit einer Dicke von 5 nm bis 100 nm. der durch Oxidieren eines aufgedampften Magnesiumfilmes hergestellt werden kann. Die isolierende Beschichtung auf dem Metallnetz als Träger für die Membran besteht aus Calciumfiuorid oder Magnesiumfluorid.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles zu entnehmen. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Signalspeicherröhre nach der Erfindung und

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Speicherelektrode der Signalspeicherröhre nach Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Speicherröhre 10 besteht aus einer rohrförmigen Hülle 12, die zu ihrer Längsachse symmetrisch ausgebildet ist und aus einem geeigneten isoliermaterial, wie beispielsweise Glas, besteht. An dem in F i g. 1 rechten Ende der Umhüllung 12 ist ein System 14 zur Erzeugung eines Lesestrahls angeordnet, während sich am anderen Ende der Umhüllung 12 ein System 16 zur Erzeugung eines Schreibstrahls befindet. Mit dem System 14 zur Erzeugung eines Lesestrahls wirken Kollimatorlinsen 18 und 20 sowie eine Fokussierspule 22 zusammen. In gleicher Weise sind für das System 16 zur Erzeugung eines Schreibstrahls Kolliniatorlinsen 24 und 26 sowie eine Fokussierspule 28 vorhanden. Ferner ist sow ohl für den Lesestrahl als auch für den Schreibstrah! ein Ablenksystem 30 bzw. 32 vorgesehen. Die Elektronenstrahlerzeuger, Ablenksysteme, Kollimatorlinsen und Fokussierspulen sind von bekanntem Aufbau und bekannter Funktion, so daß eine nähere Beschreibung dieser Einrichtungen nicht notwendig erscheint. Die Ablenksysteme 30 und 32 können sowohl elektrostatischer als auch elektromagnetischer Natur sein.

In der Mitte der Umhüllung 12 ist die in F i g. 2 näher dargestellte Speicherelektrode 34 angeordnet. Diese Speicherelektrode 34 besieht aus einer metallischen Netzelektrode 36. die beispielsweise aus Nickel oder Kupfer galvanoplastisch hergestellt sein und etwa 400 Löcher pro Zentimeter aufweisen kann. Auf einer Seite der Netzelektrode 36, die dem System 14 zur Erzeugung des Lesestrahls zugewandt ist, ist eine isolierende Beschichtung 38 vorgesehen, die nur die metallischen Abschnitte oder Segmente bedeckt und die Zwischenräume der Netzelektrode freiläßt. Die isolierende Beschichtung38 sollte in der Lage sein, Spannungen von mehr als 10 bis 25 V standzuhalten und wird durch Aufdampfen von Calciumfiuorid oder Magnesiumfluorid auf die Netzelektrode 36 hergestellt. Über die isolierende Beschichtung 38 der Netzelekirode 36 isl dann eine Membran 40 ausgespannt. Ein Gesichtspunkt für die Wahl des Membraninaterials besteht darin, daß die Leitfähigkeit durch die dünne Membran hindurch so groß ist, daß quer zur Membran keine großen Spannungsdifferenzen auftreten können. Bei einer Abtastgeschwindigkeit beim Schreiben von etwa 10 bis 30 Bildern pro Sekunde wird eine dielektrische Relaxationszeit in der Größenordnung von einer Sekunde benötigt. Es läßt sich dann der spezifische Widerstand aus der Formel μορΐ.= \.θ5 errechnen, in der μ₀ die Dielektrizitätskonstante des freien Raumes, ρ den spezifischen Widerstand in Ohm ■ m und ε die Dielektrizitätskonstante des Membranmaterials bedeuten. Wenn t etwa = 5 ist und μ_ϋ in mks-Einheiten 8.85 ■ 10ⁱ² ist, dann wird ρ zu etwa 2 ■ 10'° Ohm · m oder 2 · 10^l2Ohm ■ cm. Ein aufgedampfter Film aus Zinksulfid von etwa iOnm bis 100 nm Dicke liegt in diesem Widerstandsbereich und ist infolgedessen für die Membran 40 geeignet.

Aus sehr guten Isolatoren hergestellte Membranen sind dagegen nicht erwünscht. Ein anderes Material, aus dem die Membran 40 hergestellt werden kann, ist ein

ίο sehr dünner Film aus Magnesiumoxid, dessen Dicke etwa 5 nm bis 100 nm betragen kann und dessen spezifischer Widerstand etwa 2 · 10'-Ohm ■ cm beträgt. Solch eine Membran kann durch Oxidieren eines aufgedampften Magnesiumfilms erhalten werden. Die sehr geringe Stärke der Membranen hat zur Folge, daß im Bereich der Zwischenräume der Netzelektrode 36 eine ausreichende Leitfähigkeit durch die Membran hindurch besteht. Die zusätzliche Isolation, die von der isolierenden Beschichtung über den das Netz bildenden Abschnitten der Netzelektrode 36 bewirkt wird, ermöglicht es 'lern Lesestrahl, diesen Bereich auf dem Potential der Lesnkathode zu halten.

Zu jeder Seite dor Netzelektrode weis! die Speicherelektrode Kollektorelektroden 42 und 44 auf. die aus leitenden Schirmen bestehen, die füt sich bewegende Elektronen einen hohen Transmissionsgrad aufweisen. Die Kol'ektorelektroden oder Gitter 42 und 44 haben den Zweck, von der Netzelektrode emittierte Sekundärelektronen einzufangen.

Zur Beschreibung der Wirkungsweise der als Ausführungsbeispiel behandelten Signalspeicherröhre wird vorausgesetzt, daß die Kathode des den Lesestrahl erzeugenden Systems 14 auf einem als Bezugspotential dienenden Nullpotential liegt. Außerdem werden an die

J5 Schreib-Kollektorelektrode 42 und die Lese-Kollektorelektrode 44 Potentiale von etwa +1500V angelegt. Die Nelzelektrode 36 der Speicherelektrode wird auf einem Potential von etwa +25 V gehalten. Dann wird das System 14 zur Erzeugung des Lesestrahls eilige· schaltet und der erzeugte Lesestrahl veranlaßt, die Membran 40 der Speicherelektrode 34 abzutasten. Die Geschwindigkeit des von dein System 14 erzeugten Lesestrahls liegt unterhalb des Überschneidungspunktes der Sekundäremission für das dielektrische Material der Membran 40, so daß die auf diese Weise abgetasteten Abschnitte der Membran 40 eine negative Ladung erhalten und etwa auf das Potential der Kathode des den Lesestrahl erzeugenden Systems gebracht werden. Wenn dieses Ladungsniveau erreicht

ist, treffen die Elektronen des Lesestrahls 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 Oberflache an. Es ist höchst wichtig, den Bereich über den Netzabschnitten der Nelzelektrode 36 als Isolator mit großer Zeitkonstante zu erhalten, um das Ausgangssignal am Lesekollektor 44 zu fördern.

Um die Schreibphase der Röhre durch Aufbringen

ho positiver Ladungen auf das dielektrische Material der Membran 40 innerhalb der Zwischenräume der metallischen Netzelektrode 36 einzuleiten, wird die Kathode des Schreibsystems mit einem negativen Potential in bezug auf das dielektrische Potential

(Vi betrieben und es wird der Schreibstrahl veranlaßt, die Speicherelektrode 34 mit einer Geschwindigkeit abzutasten, die über dem Überschneidungspunkt der Sekundäremission des dielektrischen Materials liept ans

dem die Membran 40 besteht. Auf diese Weise werden auf der Membran 40 positive Ladungen erzeug!, die in einem Verhältnis zu der Intensität und der Dauer des Schreibstrahls bezüglich jedes diskreten Segments der Membran 40 innerhalb der Zwischenräume der Netzelektrode 36 stehen. 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 Schreibstrahl erzeugt worden ist, und zwar wegen der hohen kapazitiven Kopplung zu der Leseseitc und der ausreichenden Leitfähigkeit durch die Membran hindurch. Danach wird dip l.eseseite der Speicherelektrode 34 von dem Lesestrahl abgetastet und es werden sich ändernde Mengen von Elektronen von dem Lesekoliektor 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 Lesesirahl 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 Lesesirahl

ίο erzeugenden Systems bei der Erzeugung des Ausgangssignals zurückgebracht werden.

Es sei erwähnt, daß die Tennung zwischen dem Schreib- und dem Leseteil der Röhre durch die Membran und das Fehlen eines Durchlritis des

η Schreibstrahls durch die Membran des Problem eines Übersprechens löst. Bei bekannten Signalspeicherröhrcn erfordert das Übersprechen zwischen Schreib- und Lesesignalen spezielle Leseschaltungcn, die diese Signale trennen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Signalspeicherröhre mit einem System zum Einschreiben von Eingangssignalen nach einem ersten Abtastschema (Schreibsystem), mit einem System zum Auslesen der Ausgangssignale nach einem zweiten Abtastschema (Lesesystem) und mit einer zwischen den beiden Systemen angeordneten Speicherelektrode, die aus einer aus einem metallischen Material bestehenden Netzelektrode und einer durchgehenden Membran aus einem Sekundärelektronen emittierenden dielektrischen Material besteht, die auf einer die Netzelektrode an der dem Lesesystem zugewandten Seite bedeckenden Beschichtung angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (38) nur die leitenden Abschnitte der Netzelektrode (36) bedeckt und aus Calciumfluorid oder Magnesiumfluorid besteht und daß die Membran (40) ein Film aus aufgedampftem Zinksulfid oder aus Magnesiumoxid ist, dessen spezifischer Widerstand etwa 2 · 10¹² Ohm · cm beträgt und dessen Dicke 100 mn nicht überschreitet.