DE2129909A1

DE2129909A1 - Speicherroehren-Anordnung

Info

Publication number: DE2129909A1
Application number: DE19712129909
Authority: DE
Inventors: Hutchins Iv Thomas Boyd; Tempelton William Michael
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1970-06-17
Filing date: 1971-06-16
Publication date: 1972-01-27
Also published as: GB1306761A; JPS534394B1; DE2129909C2; NL7108308A; CA949681A; FR2097926A5; US3710173A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, 212990.9

Dipping. H. Weickmann, D1PL.-PHYS. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

<983921/22>

.'ek.tronix Inc., 14150 S.W. Karl Braun Drive, Beaverton,

Oregon 97005, USA

Speicherröhren-Anordnung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Speieherröhrenanordnung zur Speicherung eines Ladungsbildes, das durch sohneile elektronen auf einem Speichertarget in der Röhre gebildet wird. Speziell bezieht sich die Erfindung auf opeicherröhrenanordnungon in der Art, bei denen das Ladungsbild direkt sichtbar ist.

Aus der Uo-Patentschrift 3 165 664 ist bereits eine Direktablesung der Speicherröhre mit einem Maschentarget kleiner Kapazität und großer Schreibgeschwindigkeit und einem vor oin~m getrennten Phosphorrsichtschirm angeordneten Maschentarget hoher Kapazität und großer Speicherzeit bekannt geworden, üine derartige Speicherröhre ist aufwendig und damit teuer, da ein maschenförmiges Speichertarget als biababiles l'arget und ein getrennter Phosphor-Sichts/chirm erforderlich ist. Da darüber hinaus die Maschen der beiden Jpοicher targefc3 eng beieinander liegen und im wesentlichen die /;leicne Größe haben, ergeben uich bei bestimmten Potentialen "vorwäsaerte" !taster im Jilektronenbild, welche zu

109885/1658 - ² -

• - 2 -

einer Verzerrung der auf dem fluoreszierenden Schirm erzeugten Anzeige führen können. Weiterhin werden bei dieser bekannten Röhre die von dem bistabilen Target emittierten Sekundärelektronen durch eine Kollektorelektrode auf- . gefangen, welche auf der anderen Seite des Halbtontargets angeordnet ist, so daß das Feld des Halbtontargets einen wirksamen Elektroneneinfang verhindern kann; dabei kann dann eine vierte Maschenelektrode zwischen dem Halbtontarget und dem bistabilen Target erforderlich sein, iine derartige zusätzliche Kollektor-Maschenelektrode stellt ebenfalls einen zusätzlichen Aufwand dar.

Es ist weiterhin aus der US-Patentschrift 3 293 473 eine direkt auslesbare bistabile Speicherröhre bekannt geworden, welche eine Phosphor-Speicherdielektrikum besitzt, das auf einer lichtdurchlässigen leitenden Targetelektrode aufgebracht ist. Obwohl eine derartige Speicherröhre einfacher im Aufbau ist und eine gute bistabile Speicherung ermöglicht, ist ihre Schreibgeschwindigkeit schon gegenüber konventionellen Halbton-Speicherröhren kleiner.

Es ist weiterhin aus der US-Patentschrift 3 213 316 eine Halbton-Speicherröhre einer Fernsehkamera bekannt geworden, welche eine Speicherdielektrikum aus porösem Isolationsmaterial, wie beispielsweise Magnesiumoxid besitzt, um die Spannung des Ladungsbildes aufgrund von elektronenVervielfachung im Target zu verstärken. Bei einer derartigen Spei- ^ cherröhre handelt es sich jedoch nicht um eine direkt auslesbare Röhre. Vielmehr ist eine Auslesung lediglich mittels eines elektrischen Auslesesignals möglich, wobei das Speicherdielektrikum mit einem Lese-Llektronenstrahl abgetastet wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Speicherröhrenanordnung der in xiede stehenden Art anzugeben,

109885/1658

"bei der die .Nachteile der vorgenannten "bekannten Röhren vermieden werden.

Diese Aufgabe wird "bei einer Speicherröhren-Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:

ein erstes Speichertarget mit einer ersten maschenförmigen Targetelektrode, die mit einem ersten Speicherdielektrikum aus hochporösem Isolationsmaterial beschichtet ist, derart, daß die Maschenöffnungen Elektronen durchlassen, ein zweites Speichertarget mit einer zweiten Targetelektrode und einem zweiten, eine bistabile Speicherung ermöglichenden Dielektrium,

eine Ausbildung des ersten Speicherdielektrikums, aus poröserem Material im Vergleich zum zweiten Speicherdielektrikum, so daß das erste Speichertarget eine kleinere Kapazität und eine größere Binschreibgeschwindigkeit und das zweite Speichertarget die größere Speicherzeit besitzt, und eine übertragungs- und Speichereinrichtung zur Führung von langsamen Elektronen auf das erste Speiehertarget und zur Weiterführung wenigstens eines Teils dieser Elektronen durch die Maschenöffnungen des ersten Speichertargets auf das zweite Speicherdielektrikum des zweiten Spieichertargets, um ein durch, schnelle Elektronen auf dem ersten Speichertarget gebildetes Ladungsbild auf das zweite Speichertarget zu übertragen und auf diesem zu speichern.

In Ausführung derürfindung besitzt die Speicherröhren-Anordnung ein bistabiles Speichertarget mit einem Speicherdielektrikum aus Phosphormaterial, das ein Lichtbild entsprechend dem gespeicherten Ladungsbild emittiert. Weiterhin ist dabei das erste Speichertarget bzw. das Halbton-Speichertarget zwischen dem bistabilen Speichertarget und Llektronenkanonen angeordnet, welche einen Schreibstrahl sowie langsame elektronen emittieren.

109885/ 1658

Das Halbton-Speichertarget in der erfindungsgemäßen Speicherröhren-Anordnung ist aus einem poröserem Dielektrikum als das Msta"bilere Target "hergestellt, so daß dieses HaIbton-Target eine extrem hohe iinschreibgeschwindigkeit besitzt. Auf diese Weise kann das Ladungsbild eines Eingangssignals zunächst durch Ablenkung des Schreibstrahls durch dieses Eingangssignal in dem Halbton-Target eingeschrieben werden, wonach dann das Ladungsbild durch langsame Elektronen zur Speicherung auf das bistabile Target übertragen wird. Insgesamt besitzt daher die erfindungsgemäße Speicherröhren-Anordnung sowohl den Vorteil einer hohen Schreibgeschwindigkeit, wie sie konventionelle Halbton-Speicherröhren besitzen, als auch den Vorteil einer langen Speicherzeit, wie sie bei konventionellen bistabilen Speicherröhren gegeben ist, ohne daß dabei die Machteiledieser konventionellen !Röhren vorhanden sind. Da darüber hinaus das Halbton-Target im Sinne einer schnellen Schreibgeschwindigkeit und das bistabile Speichertarget imSinne einer langen Speicherzeit optimalisiert werden kann, ist die'erfindungsgemäße Speicherröhren-Anordnung den konventionellen Speicherröhreη weiter überlegen.

In Ausbildung der Erfindung ist das bistabile Speichertarget ein nichtmaschenförmiges Target mit einem Phosphor-Dielektrikum, das zusammen mit dem Halbton-Speichertarget in Maschenform und mit einer Einrichtung zur Einschreibung eines Ladungsbildes auf das Halbton-Target und zur Übertragung des Ladungsbildes zur Speicherung und Anzeige dieses Ladungsbildes dient.

Die erfindungsgemäße Speicherröhren-Anordnung vermag dabei eine Halbtonspeicherung und eine bistabile Speicherung sowie eine Übertragung der Speicherung durchzuführen.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist

109885/1658

da.3 opeichordielektrikum des jJalbton-Targets aus einem porösen IsolationsmaterJaL mit einer Uielite hergestellt, welche weniger als 10 >J seiner normalen iiassendichte "beträft, wodurch eine extrem kleine Kapazität und eine große ochreibgeschwindigkeit erhalben wird.

..^it-^ro Uerkniale und Einzelheiten der Erfindung erigeben sich au3 dor nachfolgenden UeschreiTjung von Ausführungsb.^inpiilen anhand der Figuren, ^a zeigt:

!■ig. 1 eine schematische Ansicht einer Aus führ ungs form einer bp-'jioherröhrenanordnung gemäß der Erfindung mit der zugehörigen elektrischen Beschaltungj

i'ig. 2 einen horizontalen Schnitt längs der Linie 2-2 in Hg. 1, welcher einen Teil der Röhrenanordnung in vergrößertem Maßstab wiedergibt;

i'ig. 3 einen Aufriß einer weiterenAusführungsform des bistabilen Speichertargets der Röhrenanordnung nach Pig. I;

i^lig. 3A einen Vertikalschnitt längs der Linie 3A-3A in Mg. 3;

I ig. 4 einen Aufriß einer dritten Ausführungsform eines bi stabilen üpeichertargets für die Röhrenanordnung nach Pig.Ij und

Mg. 4-A einen 7ertika!schnitt längs der Linie 4A-4A in !'■ig. 4.

Auaführungsform der erfindungsgemäßen direkt ausleebaren Anordnung nach i'ig. 1 umfaßt ein erstes Halbton-.jpeiohortarget 10 und ein zweites bistabiles Gpeichertarget 12, welche an einem bnde in einem evakuierten trehäuse

109885/1658

BAD ORiGlNAt

angeordnet sind. Sine Elektronenkanone 16, welche im folgenden als Schreibkanone bezeichnet wird, ist im anderen Ende des Gehäuses 14 angeordnet. Diese Kanone 16 besitzt eine Kathode 18, welche an einer hohen negativen Gleichspannung von etwa - 1 kV liegt. Die Schreibkanone 16 emittiert einen schmal fokussierten Strahl schneller Elektronen, welche zwischen einem Paar von horizontalen Ablenkplatten 20 und einem Paar von vertikalen Ablenkplatten 22 zur Erzeugung von Ladungsbilderη auf die Speichertargets 10 und 12 geführt werden. Darüber hinaus ist im Gehäuse 14 ein Paar von "Fluf'-Elektronenkanonen 24 mit geerdeten Kanonen 26 in einer solchen Lage vorgesehen, daß dadurch die Speichertargets 10 und 12 gleichförmig mit langsamen Flutelektronen bombardiert v/erden.

Das Halbton-Speichertarget 10 ist maschenförmig ausgebildet und besitzt eine Maschentargetelektrode 28, aus Metall, das mit einem Speicherdielektrikum 30 aus hochporösem Isolationsmaterial beschichtet ist, um ein larget gerineger Kapazität zu erzeugen, das eine extrem große Schreibgeschwindigkeit aufweist, wobei das daraus gebildete Ladungsbild jedoch nur für eine sehr geringe Zeit in der Größenordnung von einigen Sekunden erhalten bleibt. Die maschenförmige Targetelektrode 28 kann als gewboenes Drahtnetz aus rostfreiem Stahl oder Nickel mit etwa 78,74 Zeilen pro cm (200 Zeilen pro Zoll) oder als flache Metallplatte ausgebildet sein, welche zur Bildung von Öffnungen geätzt oder anderweitig perforiert ist. Öffnungen 32 im Speichertarget 10 ermöglichen das Durchtreten sowohl von PIutelektronen als auch von Elektronen des Schreibstrahls.

D_aa Halbton-Speicherdielektrikum *30kann ein pröaes Metalloxid, wie beispielsweise Magnesiumoxid oder Aluminiumoxid sein, das einen hohen spezifischen Wideretand und eine geringe Dichte von weniger als 10 $& der normalen Maschen-

109885/1658

dichte "besitzt, wodurch dieses Target eine extrem kleine Kapazität erhält. Bei einem Ausführungsbeispiel eines Targets mit einem Speicherdielektrikum 30 aus Magnesiumoxid mit einer Dichte zwischen 2 und 5 f° der normalen Maasendichte und einer Dicke bis zu 30 /u ergibt sich ein· Schreibgeschwindigkeit von etwa 300 Millionen bis 600 Millionen cm/sec und einer Auslesezeit von etwa 1 see.

Auf der vom zweiten Speichertarget 12 abgewandtenSeite des ersten Speichertargets 10 ist im Abstand von diesem Target 10 eine zweite Haschenelektrode 34 vorgesehen. Die- ' se Ilaschenelektrode 34, welche eine größere Maschenweite als die Targetelektrode 28 besitzen kann, dient als Ionensperre und verhindert, daß positive Ionen von Restgasen die Speichertargets zerstören. In manchen Fällen kann diese ülektrode auch als Kollektor für Sekundäremissionselektroden dienen. Auf der Innenfläche des Gehäuses 14 ist zwischen den Speichertargets und den Flutkanonen 24 eine Kollimatorelektrode 36 als ringförmige Schicht aus leitendem Material vorgesehen. Diese Kollimatorelektrode liegt an einer positiven Gleichspannung von + 50 V, wodurch die langsamen Flutelektronen so ausgerichtet werden, daß sie das bistabile Speichertarget 12 im wesentlichen senkrecht treffen. Es I ist zu bemerken, daß die Kollimatorelektrode 36 in der Praxis auch in Form von mehreren getrennten KoIlimatorelektroden ausgebildet sein kann, welche auf verschiedenen Potentialen liegen.

Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 2 besitzt das bisiebile Speichertarget 12 ein Speicherdielektrikum 38 aus Phoisphormaterial, das als zusammenhängende Schicht auf einen Iiaktdurchlassigeη leitenden Film 40 aus Zinnoxid und einem andiren geeigneten Material aufgebracht ist. Der Film i«t^«einerseits auf einer lichtdurchlässigen Glasplatte 42 Aufgebracht, welche die Frontplatte der. Kathodenstrahl- rö&Üe sein kann. Die leitende l'argetolektrode 40 dient

109885/1658 "⁸~

ORIGINAL INSPECTED

als Kollektorelektrode für Sekundärelektronen, welche vom Ph.osp.lior-Speicb.erdielektrikum 32 emittiert werden. Die zusammenhängende Ph-osphorschicht 38 ist ausreichend porös, so daß Sekundärelektronen durch sie durchtreten können. Diese Sekundärelektronen werdehvon der bombardierten Oberfläche auf der linken Seite der Schicht emittiert und von der leitenden .elektrode 40 auf der rechten Seite dieser Schicht eingefangen. Auf diese Weise ermöglicht das zweite Speichertarget 12 eine bistabile Speicherung des auf ihm gebildeten Ladungsbildes, i^in derartiges bistabiles bpeiehertarget ist beispielsweise in der US-Patentschrift 3 293 473 beschrieben. Das Ha]_bton-Speicherdielektrikum 30 ist weit poröser als das Phosphor-Speicherdielektrikum 38, das eine Dichte von etwa 50 fr der normalen Massendichte besitzt. Daher besitzt das Halbton-Speichertarget 10 eine geringere Kapazität als das bistabile bpeichertarget.

Das Phosphormaterial· des bistabilen Speichertargets 12 emittiert ein'Lichtbild entsprechend des gespeicherten Ladungsbildes, das durch die G-Iasträgerplatte 42 und den transparenten leitenden IiIm 40 betrachtet werden kann. Als Speicherdielektrikum 38 kommt jedes geeignete Phosphormaterial mit hohem Widerstand in Betracht. Dabei kann es sich beispielsweise um Zinkorthosilikat mit Manganzusatz (Zn^SiO.:Mn), das als P-1-Phosphor bezeichnet wird, oder um einen der Zinksulfid-Phosphore, wie beispielsweise P-31-Phosphor handeln. Obwohl das Phosphor-Speicherdielektrikum 38 porös ist, besitzt es jedoch im Vergleich zum Halbton-Speicherdielektrikum 30 eine hohe Kapazität und eine relativ hohe Dichte. Daher besitzt ein derartiges Phosphor-Dielektrikum zwar eine geringere Schreibgeschwindigkeit; die Speicherzeit ist jedoch groß. Sie kann eine Stunde und

- 9 109885/1658

mehr "betragen.

Der i>etrieb der erfindungsgemäßen Speiciierrölrirenanordnung wird gemäß I¹Ig. 1 durch, vier Stellungsschalter 44» 46 und 48 gesteuert, welche an die loneneinfang-ilektrode 54, die erste Harget-iülektrode 28 bzw. die zweite l'arget-—lektrode 40 angeschaltet sind. In der ersten Schalterstellung, welche als "bistabile Speicherung" bezeichnet wird, legt der Schalter 44 eine Gleichspannung von + 150 V an di^ Ilaschenelektrode 34, der Schalter 46 eine G-leichspannung von + 200 Y an die erste !!'ar get elektrode 28 und der schalter 48 eine Gleichspannung von + 100 bis 150 Y an die zweite Targetlelektrode 40. Bei diesen Spannungen verläuft der von der Schreibkanone 16 emittierteElektronenstrahl durch din ilaschenelektrode 34 und das erste Speichertarget 10 und trifft auf das Phosphor-Speicherdielektrikum 38 des zv.^rir;itRn Sp.-ichertargets auf, um darauf ein Ladungsbild zu erzeugen. '.Veiterhin treten auch die von der I'lutkanone 24 emittierten i'lutelektronen aufgrund der hohen positiven .-,p^.nnung durch di^ Maschenelektrode 34 und das erste Spei-3 .ertarget 10 hindurch und treffen auf das Phosphor-Speicher-■;i---l^ktrikum 38 auf, wodurch sich eine bistabile Speicherung >ien fj-idungnbildea ergibt, wenn das Anfangspotential dieses ktdun.--.rj hi Idns die erste Üb er gangs spannung dieses Llektrikums Ubor^teigt. Üei Verwendung fiines P-!-Phosphors als Speicher-• t.i'-il'.kfccium 38 liegt dio erste Übergangsspannung bei -h>". ν 50 V, rjo daß der üetriebspu t.;.-utialwei't des !Targets odf-ii' der Koll-)ktorel';ktroda 40 für bistabile Speicherung übf:r fJioa^r ersten Übergangsspannung, jedoch unter der zv/ei f;f;n uDorgangsspannurig, von + 200 V liogt. Zur Aus- :-!.Vlun;-; dor bistabilen opoicherung treiben die Plutelokfcco- W-X₁. ·ι·>.ι PotTifitial des Laüun-jb.i Idea auf die Spannung der xiül L ·ί- Wr'ol ikbrode 40 hinauf und das Potential der unbe-.jo..-.Ι-ο _;n;n -:.i ntergrundbcirej ch*; auf." die Spannung der i'lut- --..· ■üic'ith.o.i-i uiriiintior. /vel t«rhLn bev/irken die i'lutelektro- ι. -·ί, ι ι'-. :.l'.ir; t⁾üo:3[iao."-..>p.jLc:t-;:··1ϊ'; 1 ;ki,rikum ein dom ge-

10 9 885/1658 - 10 - ■

BAD ORIGINAL

- ίο -

speicherten Ladungsbild entsprechendes Lichtbild aussendet.

Um das Ladungsbild zu erzeugen, wird der Schreib-Elektronenstrahl durch die Ablenkplatten 20 und 22 nach Art einer konventionellen Kathodenstrahlröhre abgelenkt. Mn eingangssignal, dessen Signalform zu speichern ist, wird auf einer ^ingangsklemme 50 und über einen Vertikalverstärker 52 auf die Vertikalablenkplatten 22 gegeben. Ein Seil dioses EingangssignaIs wird auf einen Triggergeneratorkreis 54 gegeben, welcher einen entsprechenden Triggerimpuls erzeugt, der seinerseits auf einen horizontalen Sägezahngenerator 56 gegeben wird. Dieser Sägezahngenerator erzeugt eine Sägezahnspannung, welche auf die horiezontalen Ablenkplatten 20 gegeben wird. Der Vertikalverstärker 52 besitzt eine Verzögerungsleitung, wodurch es möglich wird, daß das Sägezahnsignal· erzeugt und zu dem Zeitpunkt auf die Horizontal-wAblenkplatten gegeben wird, wenn das Eingangssignal auf die Vertikalablenkplatten gegeben wird. Dieser Vorgang entspricht dem konventionellen Tri£gerbetrieb eines Oszillators.

Die Speicherröhrenanordnung nach Hg. 1 vermag ebenfalls eine Halbton-Speicherung vorzunehmen. Dazu werden die Schalter 44, 46 und 48 in die zweite, als Halbton-Speicherung bezeichnete Schaltstellung geschaltet, so daß der Schalter 44 eine Gleichspannung von + 100 V auf die Haschenelektrode 34, der Schalter 46 eine Gleichspannung von - 20 V auf die erste Targetielektrode 28 und der Schalter 48 eine Gleichspannung von + 3 Kv auf die zweite Targetelektrode 40 gibt. Bei diesen Spannungen erzeugt der Elektronenstrahl von der Schreibkanone 16 durch Sekundärelektronenemission ein positives Ladungsbild auf dem Halbton-Speicherdielektrikum 30. Der auf das bistabile Speicherdialektrikum 38 auftreffende Teil des

erzeugt aufgrund der Uotion Spannung an

109885/1658 " ^U "

BAD ORIGINAL

' - ii -

der zweiten Targetelektrode 40 kein gespeichertes Ladungsbild. Die durch die Maschenelektrode 34 durchtretenden i'lutelektronen treten durch die Öffnungen 32 in der ersten Sargetelektrode 28 hindurch und v/erden durch das Ladungsbild auf dem HaIbton-Speieherdielektrikum 30 moduliert, so daß ein entsprechendes Lichtbild auf der Phosphorschicht 36 erzeugt wird. Das Lichtbild besitzt eine extrem hohe Helligkeit, da die I'lutelektronen durch einjelektrisches ire Id von 3 KV beschleunigt werden. Es ist zu bemerken, daß die Oberfläche des Halbton-Speicherdielektrikums 30 zunächst auf eine Spannung aufgeladen wird, welche nahe f bei dem Wert von - 20 V an der ersten Targetelektrode 28 liegt, und danach im Bereich des Ladungsbildes positiv geladen wird, so daß durch die Maschenöffnungen 32,welche im üereich der positiven Bildflächen des Speicherdielektrikums liegen, ein größerer Flutelektronenstrom geführt wird.

In der dritten Stellung der Schalter 44, 46 und 48, welche als "Bildübertragung" bezeichnetest, liegt an der Maschenelektrode 34 eine Spannung von + 150 V, an der zweiten Targetelektrode 40 eine Gleichspannung von + 100 bis + 150 V und an der ersten Targetelektrode 28 über einen Hilfsschalter 58 zunächst eine Spannung von - 20 V und sodann eine J Spannung von + 200 V. In der ersten Stellung des Hilfsschalters 28, welcher als "Halbton-Speicherung" bezeichnet ist, wird auf dem Speieherdielektrikum 30 des ersten Targets 10 ein Ladungsbild erzeugt. Wenn dieser Schalter in die zweite als "bistabile Speicherung" bezeichnete Stellung gezeichnet wird, wird dieses Ladungsbild durch die durch das Halbton-Target 10 hindurchtretenden Flutelektronen auf das Phosphor-Speicherdielektrikum 38 des bistabilen Speichertargets 12 übertragen. Aufgrund deises Bildübertragungsvorgangs besitzt die Speicherröhren-Anordnung eine der dos Halbton-Üpeichertargets 10 gleiche, extrem hohe

- 12 -

109885/1658

BAD OFHGfNAt

Schreibgeschwindigkeit und eine der des bistabilen Speicherfergets 12 gleiche extrem lange Speicherzeit. Es ist zu bemerken, daß der Hilfsschalter 58 kein manueller Schalter, sondern ein elektronischer Schalter ist, so daß die Bildübertragung in einem Bruchteil von einer Sekunde erfolgt, nachdem das Ladungsbild auf dem Halbton-Target geschrieben wurde. Daher muß das auf das Halbton-Sarget geschriebene Ladungsbild lediglich um einige YoIt positiver in bezug auf die unbeschriebenen Hintergrundsbereiche sein, so daß das Halbton-Target eine größere Schreibgeschwindigkeit besitzt, als dies ohne eine derartige Bildübertragung der

In der vierten, mit "Löschen" bezeichneten Stellung der Schalter 44» 46 und 48 wird eine Gleichspannung von + 150 V auf die Ioneneinfang-Maschenelektrode 34 gegeben, während die Targetelektroden 28 und 40 durch die Schalter 46 und 48 an die Ausgänge eines Löschimpulsgenerators 60 angeschaltet sind. Der Löschimpulsgenerator sieht eine positive Sjainung auf die erste Targetelektrode 28 vor, so daß das Speicherdielektrikum 30 durch die Flutelektronen gleichförmig positiv aufgeladen und sodann auf seinen Ruhespannungswert von - 20 V geschaltet wird. Entsprechend liefert der Löschimpulsgenerator einen positiven Spannungsimpuls an die Target-Elektrode 40 des bistabilen Targets, so daß das Speicherdielektrikum 38 auf eine Spannung über seine Speicherwellwert-Spannung gelangt, welche etwa gleich der zweiten Übergangsspannung ist. Damit wird das gesamte Dielektrikum gleichförmig positiv aufgeladen und danach Spannung unter die "Speicherschwellwerf-Spannung reduziert, welche etwa gleich der ersten Übergangsspannung ist. Sodann gelangt dieses Dielektrikum auf seiner Ruhespannung von + 100 bis + 150 V. Es ist zu, bemerken, daß der Ruhebetriebswert der Elektrode 40 des bistabilen Spei eher targets zwischen der ⁿSpeicherschwellwert"-üpannun^·,

109885/1658

- 13-

unterhalb derer eine speicherung nicht möglich ist, und der positiven "Schwundspannung¹¹, oberhalb derer eine Speicherung nicht möglich ist, liegt. Eine v/eitere Ausführungsform eines in der erfindungsgemäßen opeicherröhren-iinordnung verwendeten bistabilen opeichertargets ist in den I¹Ig. 3 und 3A dargestellt. !Dieses bistabile Speichertarget 12' enthält eine Vielzahl von getrennten Bereichen 62 aus Phosphormaterial, welche in Öffnungen einer maschenförmigen Schicht 64 aus leitendem Material angeordnet sind. Die maschenförmige Schicht 64 kann aus nichtlichtdurchlässigem leitendem Material, v/ie beispielsweise Zinnoxid, aber auch aus nichtundurchlässigem leitendem Material, wie beispielsweise Aluminiu-m, bestehen. Diese Ausführungsform besite.t den Vorteil, daß die Phossphorbereiche 62 dicker als die Phosphorschicht 38 nach }?ig. 2 gemacht v/erden können, wodurch ein Lichtbild von größerer Helligkeit erreicht wird, während gleichzeitig eine bistabile Speicherung möglich ist, wie diestn der US-Patentschrift 3 293 474 beschrieben ist.

i-ine dritte Ausführungsform eines bistabilen Speichertargets ist in den Pig. 4 und 4A dargestellt. Bei dieser Kusführungsform des l'argets 12' wird eine Glas trägerplatte 42' auf ihrer Innenfläche geätzt, um eine Vielzahl von konischen G-laserhebungen 66 herzustellen. Diese Erhebungen 66 und die zwischen ihnen liegenden Materialbereiche werden mit einer lichtdurchlässigen leitenden Schicht 68 aus Zinnoxid beschichtet, während auf der leitenden Schicht 68 eine bistabile Speicherdielektrikumsschicht 70 aus Phosphormaterial vorgesehen ist. Die Phosphorschicht 70 besitzt eine geeignete Dicke, so daß die Spitzen der Erhebungen 66 sich durch sie hindurch erstrecken, um die l'eile der lichtdurchlässigen leitenden Schicht 68 an diesen Spitzen freizulegen. Auf diese Weise wird das elektrische Feld an der Innenfläche des Phosphor-Speicherdielektri-

109885/1658 -14-

kums 70 im wesentlichen gleichförmig gehalten, so daß die Flutelektronen immer im wesentlichen senkrecht auf dieses Dielektrikum auftreffen. Dadurch wird ein Aufspreitzen des ladungsbildes vermieden, wie dies in einer US-Patentanmeldung mit der Ser.MO. 619 904 beschrieben ist.

Die lichtdurchlässige leitende Schicht 68 nach Pig. 4 wirkt als Kollektorelektrode für die von der Phosphorschicht 70 emittierten Sekundärelektronen und ist damit mit der Maschenelektrode 64 nach Eig. 3 vejgleichbar, welche die von den Phosphorbereichen 62 emittierten SekundäreIekt3»- nen einfängt. Aufgrund der Verwendung der Targetelektrode im bistabilen Target als Kollektorelektrode ist keine zusätzliche Kollektor-Maschenelektrode zwischen den beiden Speichertargets erforderlich.

Die erfindungsgemäße °peicherröhren-Anordnung kann auch in anderen konventionellen Betriebsarten betrieben werden, welche bisher beim Betreieb einer Halbtonspeicherröhre zur Anwendung gekommen sind. So ist beispielsweise ein variabler lachleuchtbetrieb erforderlich, bei dem die Speicherzeit des Halbtonladungsbildes durch Regelung der Zuführungszeit der Löschimpulse zur Targetelektrode 28 variiert wird. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Speicherröhrenanordnung auch im Durchschreibbetrieb betrieben werden, bei dem auf dem bistabilen Target benachbart zu einem gespeicherten ladungsbild ein nichtgespeichertes Ladungsbild erzeugt wird. Diesjkann entweder durch Reduzierung der Schreibstrahl-Stromdichte oder durch Impulsbetrieb des Schreibstrahls erfolgen, um die Ladungsbildspannung unter der ersten Übergangsspannung abzusenken. Weiterhin ist auch eine elektrische Ausisung möglich, wobei die Schreibkanone 16 als Lesekanone verwendet wird, welche die Verflache des bistabilen Speichertargets durch horizontalejund vertikale Sägezahnsignale von etwa 60 Hz und 15 750 Hz I'requenz nach Art eines Fernsehrasters abtastet.

109885/1658 - 15 -

Claims

9906

212990

- 15 Patentansprüche

1.) Speicherröhren-Anordnung zur Speicherung eines Ladungsbildes, das durch schnelle Elektronen auf einem Speichertarget in der Röhre gebildet wird, gekennzeichnet durch ein erstes Speichertarget (10) mit einer ersten maschenförmigen Targetelektrode (28), die mit einem ersten Speicherdielektrikum (30) aus hochporösem Isolationsamaterial beschichtet ist, derart, daß die Maschenöffnungen Elektronen durchlassen,

ein zweites Speiehertarget (12, 12·, 12") mit einer zweiten Targetelektrode (40, 64, 68) und einem zweiten, eine bistabile Speicherung ermöglichenden Dielektrikum (38, 62, 70),

eine Ausbildung des ersten Speicherdielektrikums (30) aus poröserem Material im Vergleich zum zweiten Speicherdielektrikum (38, 62,. 70), so daß das erste Sp ei eher tar get (10) eine kleinere Kapazität und eine größere Einschreibgeschwindigkeit und daszweite Speiehertarget (12, 12', 12") die größere Speicherzeit besitzt,

und durch eine Übertragungs- und Speichereinrichtung (24, 26, 34, 44, 46, 48, 58) zur Führung von langsamen Elektronen auf das erste Speiehertarget (10) und zur Weiterführung wenigstens eines Teils dieser Elektronen durch die MascherfiCfnungen des ersten Speiehertargets auf das zweite Speicherdielektrikum (38, 62, 70) des zweiten Speichertargets (12, 12', 12"), um ein durch schnelle Elektronen auf dem ersten Speichertarget (10) gebildetes ladungsbild auf das zweite Speichertarget zu übertragen und auf diesem zu spe ichern.

Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Speicherdielektrikum (38, 62, 70) des zweiten Speiehertargets (12, 12', 12") aus Phosphormaterial hergestellt ist und daß die zweite Targetelektrode (40, 64, 68)

109885/16 58 -16-

und das.Phosphor-Speicherdielektrikum (38, 62, 70) zur Bildung einer direkt ablesbaren Speicherröhre auf einem lichtdurchlässigen Sräger (42-) aufgebracht sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Speicherdielektrikum (30) als Halbton-Bildspeicher ausgebildet und aus einem porösem dielektrischem Material mit hohem spezifischen töiderstandjund einer kleinen Dichte von weniger als 10 °/o der normalen Massendichte hergestellt ist.

4t Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenrB3ich.net, daß das zweite Sp ei eher dielektrikum (38, 62, 70) als bistabiler Bildspeicher durch Sekundärelektronenemission bei Beschüß mit langsamen Elektronen ausgebildet ist und daß die Übertragung^- und Speichereinrichtung (24, 26, 34, 44, 46, 48, 58) einen .Kollektor (34) zum üinfang der durch das zweiteSpeicherdielektrikum ausgesandten Sekundärelektronen aufweist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Vorspannungskreise (46, 48, 58) zur selektiven Linprägung unterschiedlicher G-leichvorspannungen auf die erste und zweite l'argetelektrode (28), mittels denen eine bistabile Speicherung, eine Halbton-Speicherung oder eine nichtspeiehernde Anzeige durch die Speichertargets (10 bzw. 12, 12«, 12") möglich ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sargetelektrode (30) als lichtdurchlässiger leitender Film unter dem Phosphor-Speicherdielektrikum (38) ausgebildet ist und daß das Phosphor-Speicherdielektrikum als zusammenhängende Phosphorschicht ausgebildet ist, welche ausreichend porös ist, um von ihr durch Beschüß mit langsamen .elektronen emittierte und von dem leitenden IiIm (40) ein_u;efangcaen Sekundärelektroncn

109885/1658 - 17 -

durchzulassen, wodurch eine bistabile Speicherung von auf der Phosphorschicht gebildeten Ladungsbildern ermöglicht wir d.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Speicherdielektrikum (30) ein poröses Metalloxid ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Metalloxid Magnesiumoxid Verwendung findet.

9. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das I-Iacnesiumoxid eine Dichte zwischen etwa 2 bis 5 ^sß> der normalen Hassendichte besitzt.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durci eine von den Speichertargets (10 bzw. 12, 12·, 12") getrennte Maschenelektrode (34 )> welche auf der dem zweiten Speichertarget (12, 12^f, 12") abgewandten Seite des ersten Speichertargets (10) angeordnet ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Speicherdielektrikum (62) aus Phosphormaterial als Vielzahl von getrennten Phosphorbereichen ausgebildet ist (i'ig. 3 und 3A).

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite i'argetelektrode (64) als maschenförmige Schicht ausgebildet ist und daß die getrennten Bereiche des Phosphor-Speicherdielektrikums (62) in den öffnungen der maschenförmigen Söhicht angeordnet sind.

- 18 -

109885/1658

13. Anordnung nach, einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtdurchlässige !'rager (42) als Glasplatte ausgebildet ist, welche auf einer Seite eine Vielzahl von getrennten Erhebungen (66) mit dazwischen liegenden Materialbereichen aufweist, daß die zweitei'argeteXektrode (68) als lichtdurchlässiger leitender PiIm auf den Erhebungen und den dazwischenliegenden Materialbereichen aufgebracht und daß das Ehosphorspeicherdielektrikum (70) als Schicht auf dem leitenden Ulm aufgebracht ist (Fig. 4 und 4A).

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß diejdie Spitzen der Erhebungen (66) bedeckenden Seile des leitenden Films (68) sich vollständig durch die Phosphorschicht (70) hindurch erstrecken.

109885/1658