DE2220855A1 - Optimalisierung der Ionenrueckkopplung in Elektronenkanalplatten - Google Patents

Description

PHB. 52142. Ρ·.·-!,.·. - ··:-.:,!: Zdl« ' · ^JB/^RV·

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Akt* No. PHB-32.145 ■

Anmeldune vom« 26. April 1972

Optimalisierung der Ionenrückkopplung in Elektronenkanalplatten.

Die Erfindung betrifft eine Kanalplatte mit Kanälen, die sich zwischen einer Eingangsfläche und einer Ausgangsfläche erstrecken und die im Innern mit einer Materialschicht mit einem Emissionskoeffizienten der Sekundärelektronen, der grosser als 1 ist, versehen sind.

Derartige Kanalplatten sind beispielsweise aus "I.R.E. Transactions", Band 9, Hr. 1, Januar 1962, S. 105-106 bekannt. Beim Betreiben einer Kanalverstärkeranordnung wird ein Potentialunterschied zwischen den auf den Endflächen der Kanalplatte vorgesehenen Elektroden angelegt. Das elektrische Feld verursacht entweder durch den Widerstand des Materials, in dem die Kanäle angebracht sind, oder durch eine zusätzliche Widerstandsschicht an den Kanalwänden einen Potentialgradienten über die Längsrichtung jedes Kanals. In den Kanälen tritt eine Elektronenvervielfachung durch Sekundäremission auf. Ankommende Elektronen

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ORIGINAL INSPECTED

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und Sekundärelektronen werden durch den Potentialgradienten in der Längsrichtung der Kanäle beschleunigt. Abgehende Elektronen können einem weiter beschleunigenden Feld unterzogen werden, beispielsweise zwischen der Ausgangselektrode und einer günstigen Auftreffplatte, wie einem Leuchtschirm.

Der Einfachheit halber wird im weiteren kein Unterschied zwischen einer Bildverstärkerröhre (zur Bildverstärkung) und eir.er Bildwandlerröhre (zur Umwandlung der Wellenlänge) gemacht, und beide Typen werden als Bildverstärkerröhre bezeichnet. Andere bilderzeugende Anordnungen, in denen eine derartige Kanalverstärkeranordnung verwendet werden kann, sind beispielsweise Kathodenstrahlröhren, Bildaufnahmeröhren und elektronenoptische Abbildungsanordnungen.

Die Erfindung bezweckt, die sogenannte Ionenrückkopplung, nämlich das Auftreten eines in bezug auf den Elektronenstrom in entgegengesetzter Richtung durch die Kanäle laufenden Ionenstroms zu unterdrücken. Die Ionen können in den Kanälen (Kanalionen), in einem von den Elektronen zu durchlaufenden Spalt zwischen der Ausgangsfläche und einer Auftreffplatte (Spaltionen) und in der Auftreffplatte (Schirmionen) gebildet werden. Die Ionenrückkopplung kann infolge der durch diese Ionen erregten Sekundärelektronen eine zusätzliche Verstärkung in den Kanälen, aber auch eine Beschädigung eines Eingangsschirms, beispielsweise einer Photokathode, nur Folge haben. Das Unterdrücken der Ionenrückkopplungist der Lebensdauer der Anordnung zuträglich, und es ermöglicht das Betreiben der Kanalverstärkeranordnung in der Irapulssättigung. Hierdurch kann mit einer besseren Verteilung der Impulshöhe ein verbessertes Signal-Rauschverhältnis verwirklicht werden.

Man hat bereits die folgenden Versuche unternommen, um die

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lonenrückkopplung in solchen Kanalplatten, die in mehrkanaligen Elektronenvervielfaehern oder Bildverstärkern verwendet werden, zu unterdrücken.

(A) Die britische Patentschrift 1.175.599 (Mullard) (PHB 31816) beschreibt das Anbringen von elektronendurchlässigen, leitenden Membranen, um die Eingänge zu den Kanälen zu sperren und auf diese V/eise das Passieren von Ionen zur Photokathode zu verhindern. Diese Technik ist verhältnismässig kompliziert und kostspielig, insbesondere bei der Verwendung von Platten mit einer grossen Oberfläche.

(B) Patentschrift 1.126.088 (Bendix) beschreibt eine ge-legentlich als "Chevron" bezeichnete Konstruktion, bei der zwei gesonderte Platten derart in Serie angeordnet werden, dass die Kanalachsen· der einen Platte einen Winkel zu den Kanalachsen der anderen Platte bilden. Diese Anordnung hat den Nachteil, dass die einzelnen Kanäle einer Platte nicht auf einer Linie mit den einzelnen Kanälen der anderen Platte liegen, so dass ein Definitionsverlust auftritt. Dieser Verlust wird noch dadurch vergrössert, dass bei den in der Praxis erhältlichen Anordnungen ein Spalt zwischen den beiden Platten vorhanden ist.

Seit der Veröffentlichung der vorigen Patentschriften sind jedoch weitere Studien über die lonenrückkopplung angestellt, und dabei ist man zu der folgenden Erkenntnis gekommen.

Eine Verringerung von falschen Sekundärelektronenimpulsen, die aus der lonenrückkopplung zur Kanalwand nahe dem Eingang hervorgehen, kann eine höhere Verstärkungsvirkung der Platte ermöglichen (beispielsweise zur Anwendung in Photovervielfachern).

Beim Zustandskoinmen der Erfindung wurde festgestellt, dass

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bei einem Kanal, dessen Länge sich zum Durchmesser wie 50 s 1 verhält, etwa 75-90% eier innerhalb der Kanäle gebildeten und vom Eingang entweichenden Ionen in den letzten (d.h. Ausgangs-) 30$ der Länge des Kanal· gebildet werden (die Bezeichnungen "Eingang" und "Ausgang" werden hier nur in bezug auf Elektronen verwendet). Auf Grund dessen wurde für einen einfachen Kanal einer Kanalplatte die zweidimensionale Kanalkrümmung geschätzt, die erforderlich ist, um dieses Ausgangsgebiet von 30% in bezug auf den Eingang zu maskieren, d.h. dafür zu sorgen, dass ein derartiges Gebiet von der Eingangsöffnung aus nicht "gesehen" werden kann. Es zeigt sich, dass eine derartige Krümmung viel kleiner als die Krümmung ist, die häufig in bekannten Kanalvervielfachern angewendet wird.

Aufgrund der Erkenntnis, dass auch mit viel kleineren Krümmungsgraden sehr brauchbare Ergebnisse mit Kanalplatten erzielbar sind, schafft die Erfindung eine Matrix für eine Kanalverstärkeranordnung der eingangs genannten Art, in der die Achsen der Kanäle in verhältnismässig geringem Masse gekrümmt sind. (Die Bezeichnung "Achse" wird hier verwendet, um die endliche Mittenlinie eines Kanals und nicht eine Gerade in normalen geometrischen Sinn anzugeben).

Die Krümmung jeder Kanalachse ist vorzugsweise wenigstens gross genug, um die Ausgangsöffnung des Kanals in bezug auf die Eingangsöffnung zu maskieren, so dass Spaltionen abgefangen werden. Ferner kann die Krümmung jeder Kanalachse wenigstens gross genug sein, um ein Ausgangsgebiet des Kanals vom Ausgangsende an als 30$ der Länge des Kanals gemessen in bezug auf die Eingangsöffnung zu maskieren. Im letzteren Fall.kann die Ionenrückkopplung sowohl durch Kanalionen als auch Spaltionen auftreten.

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Vor einer ausführlichen Beschreibung der Erfindung wird zunächst ein Vergleich mit der obengenannten Bendix-Lb*sung gemacht.

Bendix stellt "Chevron"-Platten her, d.h. zwei dicht nebeneinander vorgesehene Platten, wobei die Kanäle einer Platte quer zu den Flächen der Kanalplatten verlaufen, während sich die Kanäle der anderen Platte unter einem Winkel erstrecken (in dieser Patentschrift sind auch Anordnungen beschrieben, bei denen beide Platten einen Winkel im entgegengesetzten Sinn bilden). Aus der Bendix-Literatur geht hervor, dass keine Versuche unternommen werden, die Kanäle zusammenfallen zu lassen. Mit anderen Worten, ein Kanal auf der Eingangsplatte könnte beispielsweise drei Kanäle auf der Ausgangsplatte speisen, was einen beträchtlichen Verlust von Auflösungsvermögen hervorruft.

Um diesen Verlust zu verhindern, ist nicht nur eine äusseists Genauigkeit bei der Montage der Platte notwendig, sondern auch eine weitgehende Gleichförmigkeit der Kanalgeometrie in jeder Platte. Bei konventionellen Techniken zum Herstellen von Platten kann eine derartige Gleichförmigkeit nur bei solchen Platten erwartet werden, dir? beim Herstellen aneinander grenzend aus dem gleichen Stab geschnitten sind, In diesem Fall wird jedoch nicht der erwünschte Kanalwinkel zwischen den beiden Platten erhalten.

Was die genannte Patentschrift 1.175,599 betrifft, so ermöglicht es die vorliegende Erfindung, die leitenden Membranen zu entfernen, wenn sie in einer flachen Röhre vorgesehen sind, um im wesentlichen die Ionenrückkopplung zu verhindern. Dies ermöglicht eine Verringerung der Beschleunigungsspannung zwischen der Photokathode und der Eingangselektrode, und dies ermöglicht es andererseits, die Kanalplatte näher der Photokathode zu positionieren, was ein besseres Auflösungs-

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vermögen zur Folge hat. Ausserdem können erfindungsgemasse Kanalplatten sovohl Spaltionen als auch Kanalionen behandeln.

Die Erfindung bezweckt im wesentlichen, die Ionenrückkopplur£ zu verhindern, oder mit anderen Worten, die Kanäle "ionenblind" zu machen, während sie weiterhin (für manche Anwendungen) bezweckt, diese ,Kanäle auch "optisch blind" zu machen, um eine optische Rückkopplung vom Bildschirm her zu verhindern (zu diesem letzten Zweck darf die Matrix kein L'icht durchlassen).

Eine weitere Ausbildung entsprechend der Erfindung schafft eine andere Lösung für das Problem der Ionenrückkopplung in bilderzeugenden Kanalplatten, indem eine Modifikation des von Bendix entwickelten "Spiraltron"-Prinzips übernommen wird. In einem der früheren Torschläge von Bendix (Trans. I.E.E.E. Ns. 15, Nr. 3, Juni I968) besteht der Elektronenvervielfacher aus einer Parallelstapelung von zusammengeschmolzenen Einzelelementen, mit dem Namen Spiraltronvervielfacher. Jeder Spiraltronvervielfacher besteht seinerseits aus 6 Vervielfachern mit je einer Röhre, die um einen festen Kern geschränkt oder gewickelt sind.

In einer späteren Version (Review of Scientific Instruments, Band 4I» Nr. 5» Mai 1970) sind die sechs schraubenlinienförmig geschränkten Röhren durch sechs geschränkte radiale Zwischenwände ersetzt, die den Raum zwischen dem festen Kern und einer zylindrischen Aussenröhre unterteilen.

In beiden Fällen hat der feste Kern eine Schnittoberflache, die mit der jeder der sechs Kanäle vergleichbar ist, und dies macht die Spiraltron-Anordnungen zur Verwendung in Kanalplatten mit Bildergeugungefähigkeiten wegen des Verluste an nützlicher Oberflache (die festen Kerne beanspruchen nahezu i/7 der Gesamtoberflache) und wegen des Punkt-

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musters, gegen das Einspruch erhoben werden kann, ungeeignet. Ausserdeni würde jedes Spiraltron mit sechs Röhren bei der Anwendung in einem Bilderzeugungssystem statt in einfacheren Photovervielfachern oder Detektoren effektiv nur ein Bildelement darstellen.

Me vorliegende Erfindung schafft eine Matrix für eine ^Kanalverstärkeranordnung der eingangs erwähnten Art, bei der beide Kanäle längliche Trennwände enthalten, die über die Länge der Kanäle geschränkt sind, ohne dass ein fester Kern vorgesehen ist, so dass der Gesamtschnitt jedes Kanals abgesehen von der Dicke der Trennwände durch eine einfach" oäsr mehrfache Trennwand zweckraässigerweise in zwei oder mehrere gesonderte Subkanäle unterteilt ist.

Bei einer derartigen Anordnung entsprechend der Erfindung ist ein Schränkungswinkel jt von weniger als 360°, oder sind in Abhängigkeit von der Geometrie des Schnitts der Trennwände, sogar noch kleinere Schränkungswinkel ausreichend, um eine Ionenblindheit und auch (wenn die Matrix kein Licht durchläset ) eine optische Blindheit zu bewirken. Jede Gruppe von Subkanälen vertritt jedoch nur ein Bildelement, es sei denn, dass entsprechend der Erfindung jede Trennwand über einen Winkel _t von nahezu 360° geschränkt wird. Eine Schränkung über ein Vielfaches von 360° über die Länge des Kanals ist jedoch auch gestattet. Die Ausgangsöffnung jedes Subkanals liegt in diesen Fällen in der Verlängerung seines Eingangs, so dass eine optimale LÖFung möglich ist.

Das für den Schränkungswinkel t_ erforderliche Genauigkeitsmass hängt nur von der Verwendung der Subkanäle zum Vertreten gesonderter Bildelemente ab. -

Jeder Kanal kann eine normale einfache Trennwand enthalten, die sich diametrisch oder nahezu diametrisch von Seite zu Seite über

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den Kanal erstreckt, um diesen auf diese Weise in zwei Subkanäle zu verteilen. In diesem Fall ist der Aufbau sehr einfach, und er kann mit venig mehr Mühe wie bei einer konventionellen Matrix realisiert werden. In diesem Fall reicht die Schränkung über etwa 160° für die Ionenrückkopplung aus.

Jeder Kanal kann auch eine radiale, mehrfache Trennwand enthalten, die von der Mittenachse des Kanals ausgeht und die den Kanal in η Subkanäle einteilt, wobei die Zahl η vorzugsweise zwischen 3 und 6

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liegt. In diesen Fällen bietet das Schränken über etwa ^ einen hinreichenden Schutz gegen Ionenrückkopplung.

Das Eingangsende jeder Trennwand kann in bezug auf die Eingangsfläche versenkt werden, um auf diese Art und Weise die Anzahl von im Eingangsgebiet des Kanals erzeugten und verwendeten Sekundärelektronen zu erhöhen.

Ein Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemässen Matritjsen kann die folgenden Verfahrenschritte umfassen: Bildung einer röhrenförmigen Basisstruktur mit einer Trennwand, die darin an Ort und Stelle gehalten wird, Reduktion dieser Struktur auf eine einfache Faser, durch Ziehen Schränkung dieser Faser während des Ziehvorgangs, vorzugsweise mit konstanter Teilung, Bildung eines stabförmigen Körpers mit derartigen geschränkten Fasern und Abschneiden dieses Stabs an parallelen Schnittflächen. Ein gleichförmiges, regelmässiges Eingangs- und Ausgangsmuster kann erreicht werden, wenn ausserdem der Stab derart regelmässig gebildet wird, dass alle Kanäle in einer beliebigen Fläche einer Reihe von parallelen Querflächen die gleiche Ausrichtung haben, und wenn selektierte Flächen dieser Reihe als Schnittflächen verwendet werden, so dass die Dicke jeder entstehenden Scheibe nahezu einer T_ei-

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lung oder einem Vieirachen der Teilung entspricht.

Das Ziehen und Schränken der röhrenförmigen Basisstruktur kann ohne Anwendung von inneren ätzbaren Stützkernen ausgeführt werden, da die Trennwand eine gewisse Unterstützung von innen aus verleihen

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kann. Atzbare Kerndurchschnitte können dennoch aus bestimmten Gründen .erwünscht sein, wie im folgenden noch erläutert wird.

Schränkungswinkel von weniger als 360° würden ausreichen, um die Ausgangsöffnung eines Subkanals in bezug auf seine Eingangsöffnung zu maskieren, so dass Spaltionen abgefangen werden, und sie wurden auch ausreichen, um das 30$ Endgebiet des Subkanals in bezug auf seine Eingangsöffnung zu maskieren, um den grössten Teil der Kanalionen

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abzufangen. Diese Überlegungen sind hier jedoch nicht von Bedeutung, wenn wie im weiteren Winkel t_ von 360° oder Vielfache von 360° angewendet werden, um ein maximales Auflösungsvermögen zu erhalten.

Ferner schafft die Erfindung eine Matrix für eine Kanalverstärkeranordnung der eingangs erwähnten Art, wobei die Kanäle einzelne Rohren sind, die in Zweier-, Dreier- oder Vierergruppen angeordnet und über die Länge der Kanäle geschränkt sind, ohne dass ein fester Kern vorgesehen ist.

Bei einer derartigen Anordnung sind Schränkungswinkel ^ von weniger als 360° ausreichend, um eine Ionenblindheit und eine optische Blindheit (wenn die Matrix kein Licht durchlässt) zu bewirken. Jede Kanalgruppe vertritt jedoch nur ein Bildelement, ^s sei denn, dass entsprechend der Erfindung jede Gruppe über einen Winkel t_ von nahezu 360° oder über ein Vielfaches von 360° geschränkt wird,, aus den gleichen Gründen wie oben erwähnt und mit den gleichen Einschränkungen.

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Ein Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemässen

Matritzen kann die folgenden Verfahrenschritte umfassen: Bildung einer Basisstruktur mit einer Gruppe von zwei, drei oder vier parallelen Rohren, Reduktion dieser Struktur auf einen einzigen Kanal durch Ziehen, usw., wie hei der Beschreibung für die Faser mit einer Trennwand.

Das Ziehen und Schränken der röhrenförmigen Basisstruktur wird nun vorzugsweise mit innen vorgesehenen, ätzbaren Stützkernen für eine innere Unterstützung ausgeführt.

Schränkungswinkel von weniger als 560° könnten hier auch zum Maskieren der Ausgangsöffnung eines Kanals in bezug auf seine Eingangsöffnung ausreichen, sie sind hier jedoch im Hinblick auf die Anforderungen in bezug auf das Auflösungsvermögen nicht von Bedeutung.

Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Kanalplatte, in der die Enden der Kanalachsen einen spitzen Winkel zu den Endflächen der Anordnung bilden, und in der jede Kanalachse in nur einer Richtung gekrümmt ist,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Kanalplatte, bei der die Enden der Kanalachsen in bezug auf eine Fläche der Anordnung normal sind und einen spitzen Winkel zur anderen Endfläche bilden, und wobei jede Kanalachse in nur einer Richtung gekrümmt ist,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Matrix, wobei die Enden der Achse jedes Kanals in bezug auf die beiden Endflächen der Anordnung normal sind und wobei jede Kanalachse einmal in einer Richtung und einmal in der entgegengesetzten Richtung gekrümmt ist,

Fig. 4 das Krümraungsmass, das zum Erreichen der Ionenblindheit gerade ausreicht,

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• Fig. 5 bis 9 Schnitte durch Kanalröhren, die eine Trennwand mi"fc unterschiedlicher Geometrie enthalten,

Fig. 10 eine Eingangsseite eines Kanals, in dem die Trennwand versenkt ist,

Fig. 11 eine gruppenweise Anordnung von geschränkten Kanälen, - Fig."'12 eine schematische Darstellung eines stabförmigen Körpers von geschränkten Kanälen, die alle die gleiche Teilung aufweisen,

Fig. 13 und 14 Bildröhren, in denen die Kanalplatten entsprechend der Erfindung angewendet werden können.

Die in den Fig. 1 his 3 dargestellten Ausführungsbeispiele können augesehen vom Anbringen der Krümmung, die entsprechend der Erfindung erwünscht ist, durch Ziehen, Stapeln und Schmelzen von einfachen röhrenförmigen Glasfasern und/oder mehrfachen Fasern mit oder ohne festen Kernen hergestellt werden, wie beispielsweise in der genannten Patentschrift I.O64.O72 (PHB. 3II7I) beschrieben. Bei festen Kernen (die zur Verhinderung einer Verformung der Röhren beim Ziehen und Zusammenschmelzen verwendet werden) werden solche Kerne weggeätzt oder nach dem Bilden jeder Platte auf andere Art und Weise entfernt. Insbesondere können derartige Kerne aus einer Glasart bestehen, die einfacher geätzt werden kann als Röhrenglas, und diese Kerne können eine

zentrale Durchlassöffnung oder ein Bohrloch aufweisen, um dieses Atzen auf bekannte Art und Weise zu erleichtern.

Ein Verfahren besteht in der Verwendung von gekrümmten, gewellten mehrfachen Fasern, die angehäuft und in einer günstig geformten (gewellten) Lehre geschmolzen werden, um einen Kristallkörper aus gewellten Fasern zu erhalten. Das Zusammenpressen kann bei sechseckigen

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mehrfachen Fasern schwierig sein, so dass mehrfache Fasern mit einem rechteckigen oder viereckigen Schnitt bevorzugt werden, weil diese sich leichter biegen und zusammenpressen lassen.

Der Ziehvorgang ergibt gerade mehrfache Fasern, die (direkt oder später) einer Biegungs- oder Wellpresse zugeführt werden. Dies .impliziert die gleichzeitige Zufuhr von Druck und Wärme, was beispielsweise mittels einer Presse in einem Ofen oder mittels eines Paars gewellter Rollen in einem Ofen durchgeführt werden kann.

Danach werden gewellte mehrfache Fasern zusammengepresst und in einer Presse geschmolzen, die mit gewellten Arbeitsflächen der erwünschten Form versehen ist.

Der dann entstehende Kristallkörper wird danach in Scheiben geschnitten, vorzugsweise so, dass Parallelflächen, die -τ Λ oder J Λ. voneinander entfernt liegen, geschnitten werden ("Λ" is die "Wellenlänge" der gewellten Fasern des Kristallkörpers). Andere Bruchteile von Λ können ebenfalls verwendet werden, unter der Bedingung, dass eine hinreichende Krümmung erhalten wird, und es können gewünschtenfalls auch dickere Platten verwendet werden.

In diesem Fall wird vorzugsweise eine Technik mit festen Kernen angewendet, die sich sowohl für runde als auch viereckige Kanäle eignet.

Eine gleichartige Technik, die eine andere Kanalform ergibt, erfordert einen Temperaturgradienten über der Platte, so dass eine Fläche weicher· ist als eine andere. Wieder wird mittels Rollen oder Plattenhaltern eine Schiebekraft ausgeübt.

Die Plattenhalter müssen etwas zurückweichen oder mit einen anderen Mittel versehen sein, um die Reibung in bezug a.uf die Kanal-

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platte zu erhöhen, da sie sich sonst über die Platte schieben, wenn die Schiebekraft ausgeübt wird.

Bei Platten mit einer grossen Oberfläche kann es geschehen, dass ein Halter mit einer Ausnehmung nicht ausreicht, weil diese Ausnehmung beispielsweise" den Rand der Platte eindrückt. Eine Lösung be-.steht darin, ein Wegwerfblatt an der Kanalplatte zu befestigen und dies mit dem Halter zu greifen.

Ein derartiges Wegwerfblatt besteht vorzugsweise aus einer Metallegierung wie Nickeleisen, trnd es wird teilweise an -einer Kanalplatte aus Bleiglas bei der zum Erweichen des Glases erforderlichen Temperatur festgeschmolzen. Bas Wegwerfblatt kann auch mit einer schmelzenden und am Kanalglas haftenden Lackschicht versehen sein. Eine normale Lackart kann bei der erwünschten Temperatur zu flüssig sein. Eine Pyroceramschicht auf einer dünnen Kanalglasschicht kann jedoch geeignet sein.

Diese Platten werden auf beiden Kanalplattenflächen vorgesehen, und sie können nach dem Krümmungsvorgang des Kanals weggescheuert werden.

In den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 5 bis 9 wird eine Trennwand benutzt, die diametrisch von Seite zu Seite über den Kanal lauft, um den Kanal in zwei Subkanäle einzuteilen. Derartige Röhren können zusammengesetzt und zusammengeschmolzen werden, um eine regelmässige Matrixstruktur zu bilden. Diese Struktur ist sehr einfach, und die Herstellung kostet nur etwas mehr Mühe als die einer üblichen Matrix.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch einen Kanal 11 mit einer Trennwand 12, die über 360° über die Länge des Kanals geschränkt

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werden kann, um ein hohes Auflösungsvermögen zu erhalten. Ein derartiger Schränkungswinkel ist ausserdem mehr als genug, um eine Ionenblindheit und (wenn das Wandmaterial lichtundurchlässig ist) eine optische Blindheit zu erhalten. Aus diesen Gründen vertritt jeder Subkanal ein gesondertes Bildelement an der korrekten Stelle. Ist es erwünscht, dass •alle Trennwände 12 in derselben Richtung orientiert sind, so kann dies durch eine methodische Stapelung der Röhren während des Zusammensetzens erreicht werden, und das Eingangs- und Ausgangsmuster ist dann entsprechend Fig. 6 völlig regelmässig.

Die Fig. 7 und 8 zeigen Kanäle, die eine radiale, mehrfache Trennwand 13 enthalten, die von der Mittenachse des Kanals ausgehend den Kanal in drei oder mehrere Subkanäle einteilt.

Fig. 7 zeigt insbesondere eine Röhre mit einer dreifachen Trennwand 13, welche drei Subkanäle definiert. Fig. 7a zeigt die geschränkte Form der Trennwand. Wenn derartige Einheiten zusammengesetzt werden, um eine regelmässige Matrixanordnung zu bilden, und wenn sie unter Druck zu einer etwa sechseckigen Form zusammengeschmolzen werden, so kann eine einheitliche Definition erhalten werden. Ausserdem kann

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ein vollständig regelmässiges Muster von Offnungen entsprechend Fig. 8 erzielt werden, wenn die Röhren derart zusammengesetzt werden, dass alle Trennwände die gleiche Ausrichtung aufweisen.

In Fig. 9 ist eine Ausführungsform dargestellt, die einen Kanal 11 mit einer vier Subkanäle definierenden vierfachen Trennwand 14 zeigt.

Wie aus Fig. 10 ersichtlich wird, kann das Eingangsende

jeder Trennwand 1$ bis auf eine Tiefe d in bezug auf die Eingangsöffnun^ versenkt werden, um die Anzahl von Sekundärelektronen zu erhöhen, die in

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Eingangsgebiet des Kanals erzeugt und verwendet werden. Die Primärelektronen 16 und Sekundärelektronen 17 sind schematisch dargestellt. Der Kanal hat ferner eine Eingängselektrode 18, die mit einer leitenden Verlängerung 19 in der Mündung jedes Kanals versehen ist. Mit dieser Anordnung ist es leichter, eine Metallisierung der Eingangsseite der Trenn-.wand zu verhindern, und so ist es auch wahrscheinlicher, dass sich die Sekundarelektronen von dort über die Subkanäle bewegen. Dies bedeutet eine wirksame Erhöhung der "offenen Oberfläche" der Kanalplatte, d.h. einer Oberfläche, die die darauf auftreffenden Elektronen detektieren kann. Diese Anordnung kann dadurch erreicht werden, dass.das Ende der Trennwand vertieft geätzt wird.

Die Trennwände bestehen vorzugsweise aus dem gleichen Glas, und sie sind mit sekundäremittierenden und leitenden Oberflächer, der gleichen Art versehen, wie die der Kanälwände der Röhren 11.

Ein Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemässen Kanalplatten kann einen Verfahrensschritt zum Bilden einer röhrenförmigen Basisstruktur mit einer Trennwand, die darin an Ort und Stelle g-ehalten wird, umfassen. Die Struktur für die Anordnung nach Fig. 1 kann bereits aus der Röhre und einem flachen (nicht geschränkten) Trennelement bestehen. Die Struktur enthält jedoch vorzugsweise auch zwei "Halbrunde" zylindrische feste Kerne, die in einem späteren Stadium entsprechend dem in der genannten Patentschrift I.O64.Ö72 (PHB. 311?1) beschriebenen Prinzip der festen Kerne weggeätzt oder aufgelöst werden. Die. beiden festen Kerne können mit länglichen Durchführungen versehen sein, um den

Atzvorgang zu erleichtern.

- . Andere Anordnungen wie die nach Fig. 3 und 5 können dementsprechende, nicht geschränkte röhrenförmige Basisstrukturen benutzen,

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in denen drei oder vier feste Kerne angewendet werden können. In derartigen Fällen sind die Kerne weniger wichtig als im Falle der üblichen Trennwand, weil eine mehrfache Trennwand sich selbst an Ort und Stelle hält und weil sie bei der späteren Bearbeitung als innere Unterstützung dienen kann. Es können jedoch in vielen Fällen Kerne erwünscht sein, •wenn die zylindrischen Röhren 11 zusammengepresst werden, um ein sechseckiges Muster entsprechend Fig. 6 und 8 zu bilden.

Fig. 11 betrifft den Fall, in dem Kanäle in Dreiergruppen geschränkt werden und auf diese Weise dreifache Fasern oder Triaden bilden.

Derartige Gruppen können derart zusammengepresst werden, dass ein Minimum an Raum zwischen den Fasern verlorengeht; Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Ausstülpungen einer Gruppe in den Aushöhlungen der nächsten Gruppe entsprechend Fig. 11 untergebracht werden. Tatsächlich können zweidimensionale Anordnungen gebildet; werden, in denen jede Ausstülpung einer dreifachen Faser in jede Aushöhlung einer angrenzenden Triade fällt, vorausgesetzt, dass die schraubenlinienförmige Teilung der Triade derart genau geregelt wird, dass sie konstant ist und dass alle Triaden im gleichen Sinn geschränkt werden. Eine derartige Anordnung kann dann auf die gleiche Art und Weise an andere Anordnungen angepasst werden, um auf diese Weise einen dreidimensionalen Kristallkörper zu bilden, der danach geschmolzen wird, um eine regelmässige Matrixstruktur zu erhalten.

Ein Schrankungswinkel Jb. von 120° kann ausreichen, um die Matrix optisch blind (vorausgesetzt, dass undurchsichtiges Glas benutzt wird) und mithin primär auch ionenblind zu machen. Die Ausgänge und Eingänge jedes Kanals 20 liegen dann jedoch nicht auf einer Linie, so dass

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eine Gruppe von drei Kanälen 21 das kleinste Bildelement bildet; das Auflosungsvermögen ist mithin begrenzt. Wird der Winkel auf 360° oder ganze Vielfache vergrössert, so werden eine richtige Orientierung der Kanäle und eine maximale Auflösung entstehen.

Hinsichtlich der offenen (d.h. verlorenen) Oberfläche .zwischen den Triaden tritt der ungünstige Pail auf, wenn die Triplets mit beliebigen Orientierungen gebildet werden. Diese sehr zwanglose Anordnung bildet einen Gegensatz zu einem sechseckigen Muster, das beispielsweise dadurch erhalten werden kann; dass ein Stapel von geraden, ursprünglich zylindrischen Röhren wie sie zum Bilden einer üblichen Kanalplatte verwendet werden, genau zusammengesetzt und (unter Druck) geschmolzen wird.

Unter den extremen Situationen gibt es Schnitte mit einer mittlerer Kanaldichte, die erreicht werden, wenn man die Spitzen und Senkungen, zusammenfallen lässt. Das Positionieren von Dreiergruppen von Fasern kann in verschiedenen SchränkungsStadien erfolgen, angenommen dass (a) die Teilung aller Triaden die gleiche ist, (b)dass sie alle mit der gleichen Ausrichtung zusammengesetzt werden, und (c) dass sie im gleichen Sinn geschränkt werden. Bei der kleinst zulässigen Lückeneiriteilung von nicht zusammengepressten Triaden ist der Abstand zwischen den Mitten der Triaden ist gleich zweimal äem Faserdurchmesser. Da jede Dreiergruppe über einen -Winkel von etwa 30° nach rechts geschränkt wird., wird der gesamte offene Raum in nahezu sechseckigen Flächen -konZentriert Wenn eine Position, in der die Gruppen sich ,gerade berühren und in der mithin der Raum zwischen den Gruppen definiert ward, mit einer üblichen Kanalplatte verglichen wird, so sieht man,, dass in abwechselnden Reihen von zwei Kanälen jeweils einer nicht vorhanden ist. Auf diese Weise

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betragt die offene Oberfläche nahezu *; derjenigen einer übliehen Platte. Es ist jedoch möglich, die Räume während des endgültigen Zusammensehmelzens zu verschliessen, insbesondere wenn dies in Vakuum erfolgt, so dass keine Luft eingeschlossen wird. Wenn die Fasern in der dichtesten Anordnung zusammengepresst werden, so dass sie sich gerade berühren, hat die .Platte die gleiche offene Öberflache' Wie eine normale nicht zusammengepresste Anordnung von geraden zylindrischen Röhren. In dieser Flache sind die Kanäle deshalb kreisförmig, sie werden jedoch etwa rhonbiscb in einer Fläche ι in dex sich die Gruppen gerade berühren. Wenn in jedem Kanal ein fester Glaskern zur Innenunterstützung während des Zusammenschmelzens und Zusammenpressens verwendet wird, so bleibt der Sohnitt durch einen Kanal konstant oder nahezu konstant über seine Länge (obwohl sich die Form ändert), so dass eine etwaigetrossen änderung., die sonst stattfinden würde, auf ein Mindestmass beschränkt wird. Wenn die Zusammensetzung weiter zusammengepresst wird, um das dichteste Muster in ein sechseckiges Muster zu ändern, so weist das Muster in der Fläche,, in der sich die Gruppen gerade berühren, Kanäle auf, die noch rhombischsi sind. Es ist mithin ein wichtiges Kennzeichen der Erfindung, dass eine Matrix für eine Kanalplatte derart aus Gruppen von geschränkten Röhren bestehen kann, dass (a) die teilung-und (b) die Schränkungsrich-turig aller Gruppen die gleichen sind, dass (c) die Ausrichtung aller Gruppen in einer beliebigen Fläche einer Reihe von parallelen Querflächen die gleiche ist, dass (d) die Anordnung der Röhren an der Eingangsfläö-he der Matrix und auch an der Ausgangsfläche optimal ist., und dass (e) dae Gruppen Über ihre Gesamtlänge zusammengepresst werden, so dass die einzelnen Kanäle zu einem Polygon oder einem nahezu ipjolygonen Muster an ihren Enden zusammengepresst werden, dass sie jedoch an ihren

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kaum oder nicht verformt werden, obwohl die Form ihrer Schnitte (jedoch nicht deren Oberflächen) zwischen ihren Enden weitgehend verformt wird. Als weiteres Kennzeichen haben die Gruppen von Kanälen einen Schränkungswinkel t, der 360° oder ein Vielfaches von 360° beträgt, so dass die Matrix nicht nur ein regelmässiges übliches Muster an jeder Fläche auf-.weist, sondern dass zur gleichen Zeit ein maximales Auflösungsvermögen vorhanden ist, weil jeder Kanal ein gesondertes Bildelement vertritt.

Im folgenden wird ein Herstellungsverfahren beschrieben> und hierbei wird angenommen, dass der Grundvorgang neben dem Anbringen von geschränkten Röhrengruppen, wie entsprechend der Erfindung notwendig ist, auch Zieh-, Stapel- und Schmelzvorgänge von röhrenförmigen Glasfasern mit oder ohne, festen Kernen umfasst, wie beispielsweise in der genannten Patentschrift I.O64.O72 (FHB. 3II71) beschrieben. Im Fall fester Kerne (die verwendet werden, um eine Verformung der. Röhren beim Ziehen und Zusammenschmelzen zu verhindern), werden diese Kerne weggeätzt oder nach dem.Bilden jeder Platte auf andere Art und Weise entfernt. Insbesondere können derartige Kerne aus einer Glasart hergestellt werden, die einfacher weggeätzt werden kann als- das Glas der Röhre» und diese Kerne können mit einem Durchlass oder einer Bohrung

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versehen sein, um diesen Atzvorgang zu erleichtern.

Ein Herstellungsverfahren für Matritzen entsprechend der Vorliegenden Erfindung kann einen Verfahrensschritt zum Bilden einer Basisstruktur umfassen, die eine Gruppe von zwei, drei oder vier ParallelrShren enthält. Die Struktur für die Anordnung nach Fig. 1 kann bereits aus nicht geschränkten Röhren bestehen. Diese Struktur.umfasst jedoch vorzugsweise auch feste Kerne, die in einem späteren Stadium entsprechend dem in der genannten Patentschrift I.O64.O72 (PHB. 31171) be-

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schriebenen Prinzip der festen Kerne weggeätzt oder aufgelöst werden.

Die auf diese Weise gebildete röhrenförmige Basisstruktur wird danach durch Ziehen auf eine Faser reduziert, wobei die Faser während des Ziehvorgangs geschränkt wird. Diesen Schritt kann eine Ziehmaschine ausführen, die gewünschtenfalls von der üblichen Art sein kann, •mit Ausnahme eines Motors, der notwendig ist, um die Faserzufuhr zu rotieren, während diese in einem Ofen gezogen und als Faser von Aufnahme rollen aufgenommen wird.

Sowohl für die geschränkte Gruppe von Kanälen als auch für die Kanäle mit Trennwänden umfasst der Vorgang die folgenden Verfahrensschritte zum Bilden eines kristallkörpers 22 (Fig. 11) aus geschränkten Fasern, die alle die gleiche Teilung aufweisen, und zum Schneiden des genannten Kristallkörpers entlang paralleler Schnittflächen. Das Bilden eines derartigen Kristallkörpers kann eine zweite Ziehbearbeitung umfassen, die ohne Schränkung ausgeführt wird. Ein regelmässiges Muster, wie das mit einer dichtesten Zusammenpressung, kann auf jeder F.läche der Matrix erhalten werden, wenn der Kristallkörper derart regelmässig gebildet wird, dass alle Fasern in einer beliebigen Fläche einer Reihe von parallelen Querflächen S1, S2....Sn, die untereinander einen gleicher Abstand ?_v aufweisen, die gleiche Ausrichtung haben. Diese Flächen werden dann als Schnittflächen verwendet, so dass die Dicke jeder gebildeten Scheibe nahezu einer Teilung (A) oder einem Vielfachen der Teilung entspricht. Die Gruppen von Kanälen haben mithin einen Schränkungswinkel _t_, der gleich 36O⁰ oder einem Vielfachen von 360° ist, so dass jede Fläche der Matrix nicht nur ein regelmässiges Muster aufweist, sondern dass ausserdem ein gutes Auflösungsvermögen in dem Sinn vorhanden ist, dass jeder Kanal ein gesondertes Bildelement vertritt. -

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-21- PHB. 52142.

Wenn Im Fall von Dreiergruppen ein polygones Muster auf jeder Fläche jeder Matrix erwünscht ist, so können Stücke gezogener,, geschränkter dreifacher Fasern regelmässig zu einem Bündel zusammengesetzt und über ihre Gesamtlänge zusammengepresst werden» so dass; die einzelnen Kanäle alle aneinander gepresst werden;,, so dass-sie ein Hu-stei •■bilden, bei dem sie in den! Querflächen möglichst dicht aufeinander liege», derartige Bündel können dann (ohne Sehränkung) in einem zweiten; Ziehvorgang gezogen werden _t um mehrfache Fasern zu erzeugen,, die Im allgemeinen einen polygonen Gesamtschnitt aufweisen!, so. dass die Stücke mehrfacher Fasern zusammengebracht werden können,, um einen zusammengesetzten! Kristallkörper zu bilden» Diese Zusammensetzung kann dann erhitzt und komprimiert werden,; "bis sdch die einzelnen Röhren von Kreisen in Sechsecke In den der grössten Dichte entsprechenden Flächen ändern. Andere Schnitte des Kriatallkörpers weisen dann Kanäle auf, deren Schnittformen weltgehend verformt sind* während ihre Schnittoberflachen nahe zu unverändert sind»

Neben den· obenerwähnten Vorgängen können die Inneren Kanalober flächen! aus einem Material mit einer hohen Sekundäremission hergestellt und etwas leitend gemacht werden», wobei eine Kanalplatte durch Ziio-rdnung einer ersten leitenden Schicht auf der Eingangsfläche und einer gesonderten: zweiten leitenden Schicht auf der Äusgangsflache gebildet, wirdy die als Eingangs- b>zw« Ausgangs elektrode, wirksam sind.

Es wird einleuchten,; dass gleichartige Vorgänge für Gruppen von zwei oder vier Röhren angewendet werden! können»,,, während Gruppen von fiinf oder sechs Höhren bei der Abwesenheit entsprechend der Erflndtsng des zentralen featen Kerns (wie von Bendix angewendet) erwlesenermaasen unpraktisch; sdndu

1§

-22- PHB. 32142.

Gruppen von zwei Röhren gehen mit einem grosseren Mass deu Röhrenverformung einher wie Dreiergruppen bei vergleichbaren Ergebnissen während Vierergruppen bei manchen Anwendungen Dreiergruppen ersetzen können.

Die Fig. 13 und 14 veranschaulichen die Verwendung von er-.findungsgemässeri Kanalplatten in Bildröhren. Biese Beispiele zeigen eise Kanalplatte 30 innerhalb der Umhüllung einer Bildverstärkerrohrs, die auch eine Photokathode J1 und einen Leuchtschirm 32 enthält. Fig. 13 zeigt eine Rohre vom "Sandwich-Typ, während Fig. 14 eine Röhre des "elektronenoptischen Diode-*·¹ oder "Inverter'"-Typs zeigt.

Wenn der Bildschirm 32 angewendet wird, kann die Kanalplatte 50 undurchsichtig gemacht werden, um sowohl eine optische RückkoppluiBg von 32 aus als auch Ionenrückkopplung zu verhindern.

Die Figuren zeigen ferner ein Objekt 35» eine ObjektliBse die Umhüllungen 35 und 36» die Elektroden 37» 58» 59 und 40» eine Boolispannungsanode 41 und die Spannungsquellen 42 und 43«

Die Erfindung kann auch für andere bilderzeugende Boferen angewendet werden, beispielsweise Kathodenstrahlröhren, Bildaufnahmeröhren und elektronenoptische bilderzeugende Anordnungen.

Es wird einleuchten, dass alle anhand der Zeichnungen beschriebenen Konstruktionen und Verfahren ohne die Einschränkung; eines SchränkungswinKels _t von 360° (oder einem Vielfachen von 360·) ausgeführt werden können,, in welchem Fall dennoch eine lonenblindheit erhalten werden kanal, die einzelnen Kanäle werden dann jedoch keine gesonderten Bildelementa in ihrer richtigen Position vetreteii.

Auseer dass sie eine optische und ein© lonenblindheit •«■erhindern kann, kann eine erfindungsgemässe Kaa&lplatt* den "dark patch"¹¹

-23- . PHB. 32142.

oder "black spot" genannten Fehler vermeiden, wie in der Patentschrift 1.164.894 φΗΗΗΗΗΗΙ beschrieben wurde, ohne dass die Kanäle hierzu gekippt werden müssen.

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Claims (9)

-24- PHB. 32142. PATENTANSPRÜCHE :

1. J Kanalplatte nit Kanälen, die sich zwischen einer Eingangsfläche und einer Ausgangsfläche erstrecken und die im Innern mit einer Materialschicht mit einem Emissionskoeffizienten der Sekundärelektronen, der grosser als 1 ist, versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine •Mittenachse jedes der Kanäle zwischen der Eingangsfläche und der Ausgangsfläche eine derartige Dauerkrümmung aufweist, dass ein Querschnitt des Kanals, der auf höchstens etwa — Teil der Kanallänge der Ausgangsfläche liegt, in bezug auf die Eingangsfläche optisch maskiert ist.

2. Kanalplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalplatte aus einfachen Kanälen aufgebaut ist und dass die Mittenachse jedes der Kanäle gesondert in einer ebenen Fläche liegt.

3. Kanalplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittenachse in der Eingangsfläche und diejenige in der Ausgangsfläche parallel verlaufen.

4. Kanalplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus Gruppen einzelner Kanäle aufgebaut ist, wobei die Kanäle jeder Gruppe ohne Einfügung eines festen Kerns untereinander umeinander geschränkt sind, wodurch die Mittenachsen zwischen der Eingangsfläche und der Ausgangsfläche eine Spiralform aufweisen.

5. Kanalplatte nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppen von Kanälen durch die Passung von Verdickungen einer Gruppe in die Einschnürungen einer anderen Gruppe in einer dichten Packung zusammengebracht sind.

6. Kanalplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasi; jeder der Kanäle durch wenigstens eine in Richtung der Mittenachse verlaufende Trennwand in mehrere Subkanälo eingeteilt ist und dasi; dch diese Subkanäle ohne Zuordnung eines festen Kerns zwischen dor Ki n/'at: ,;■--

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BAD ORKSJNAL

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fläche und der Äüsgangsflache umeinander schränken.

7. Kanalplatte nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet» dass die Trennwände radial von der Mittenachse aus Verlaufen und den Kanal in 2 bis 6 Subkanäle unterteilen.

8. Kanalplatte nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet* •dass die trennwand oder Wände in bezug auf die Eingangsfläche versenkt vorgesehen ist.

9. Kanalplatte nach einen der Ansprüche 4» 5» 6» 7 öder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotation der Mittenachsen zwischen der Eingangsfläche und der Ausgangsfläche zumindest nahezu 360° beträgt. 1Oi Verfahren zur Herstellung von Kanalplatten nach einem der Ansprüche 4 bis 9* dadurch gekennzeichnet -, dass die Gruppen von Subüanälen derart zu einer Stabforni zusammengefügt werden, das£s die Rotation der flLttenaohnen sich in 'tuer-schnitten durch diesen Stab in allen Gruppen in ler gleichen i^Jh;u;e befindet.

II, liildverstUtkungsiitii rdnung, dadurch gekermzeiohne t, dass si·..· mit u Li, er Kan.i Iplat ti- ;iL_:, Bi L ive γε; tärkungscjlßinent nnch elnek der ν ο fhe fgeheiiiden Ans prüahe 'tu ■; ^o .·: b ;\ 11 e t ist.

SAD ORIGINAL

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