DE2244967C2

DE2244967C2 - Verfahren zum Betrieb einer Sichtspeicherröhre sowie Sichtspeicherröhre zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2244967C2
Application number: DE2244967A
Authority: DE
Inventors: Raymond Hayes; Wesley Hayes Beaverton Oreg. Hayward
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1971-09-14
Filing date: 1972-09-13
Publication date: 1983-09-29
Also published as: FR2153109B1; DE2244967A1; NL7212403A; US3710179A; CA951778A; NL167545B; FR2153109A1; GB1394377A; NL167545C; JPS4857532A; JPS5424263B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Sichtspeicherröhre gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Sichtspeicherröhre mit den in diesem Oberbegriff genannten Merkmalen a) bis f) ist aus der US-Patentschrift 34 32 717 bereits bekannt.

Bei Speicherröhren für die Speicherung von Ladungsbildern spielt die sog. »cutoff«-Spannung eine wesentliche Rolle bei der Bildwiedergabequalität. Dieser auch als Sperrspannung bezeichnete Spannungswert ist für die Qualität von mit hoher Scfc-eibgeschwindigkeit aufgezeichnete Spuren von ausschlaggebender Bedeutung, wobei eine möglichst niedrige Sperrspannung angestrebt wird, um auch sehr schnelle Vorgänge, die nur eine geringe Ladung auf der Speicherschicht erzeugen, noch mit ausreichender Helligkeit wiedergeben zu können.

Die US-PS 34 32 717 trifft keine besonderen Maßnahmen, um eine möglichst niedrige Sperrspannung zu erreichen, jedenfalls findet sich in den Unterlagen kein Hinweis auf dieses Ziel. Insbesondere wird dort nicht der erhebliche Einfluß der Aufladung von senkrecht zur Bildspeichergitterebene verlaufenden Seitenflächen des Speicherdielektrikums auf die Sperrspannung erkannt, wobei sich diese Seitenflächen dann ergeben, wenn das Speicherdielektrikum eine ausreichende Schichtdicke besitzt, so daß sich in den öffnungen derartige senkrecht zur Gitterebene verlaufende Seitenflächen ergeben.

Es sind jedoch diese Seitenflächen, die in Verbindung mit einer besonderen Betriebsweise es ermöglichen, die Sperrspannung erheblich zu verkleinern und dadurch die Wiedergabe auch sehr schneller Vorgänge zu ermöglichen.

In Verbindung mit einer Sichtspeicherröhre gemäß den oben angegebenen Merkmalen ist auch bereits eine Verfahrensweise gemäß dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmal f) aus der US-PS 34 32 717 bekannt, die aber selbst zu einer Verringerung der Sperrspannung noch nicht beiträgt.

Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Verfahren zum Betrieb einer Sichtspeicherröhre dahingehend zu verbessern, daß die Sperrspannung erheblich verringert und damit die Wiedergabe auch von sehr schwachen Ladungsbildern, wie sie aufgrund von schnellen Vorgängen zustande kommen können, mit befriedigendem Kontrast ermöglicht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine '° Betriebsweise, bei der auch sehr schnell ablaufende Vorgänge, die nur sehr geringe Ladimgsänderungen auf der dielektrischen Schicht bewirken, noch zu erkennbaren Spuren bei der Bildwiedergabe führen und somit auswertbar sind. '⁵

Versuche haben ergeben, daß durch die erfindungsgemäßen Merkmale Sperrspannungen von 0,1 bis 0,2 V erreicht werden können, was Schreibgeschwindigkeiten von 100 bis 500 cm/\is ermöglicht, während herkömmliche Speicherröhren, bei denen die Sperrspannung in der Größenordnung von 2 V liegt, nur maximale Schreibgeschwindigkeiten von 1 bis lOcm/us nocK sichtbar werden lassen. Durch die erfindungsgemäßen Merkmale läßt sich somit eine Verzehnfachung der darstellungsfähigen Schreibgeschwindigkeit erreichen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt noch darin, daß die nicht beschriebenen Hintergrundbereiche auf dem Anzeigeschirm bei höheren Schreibgeschwindigkeiten gleichförmiger ausgeleuchtet werden. Wird das Verfahren bei einer Übertragungsbildspeicherröhre angewendet, ergibt sich auch noch der Vorteil der größeren Speicherzeit als es beim Stand der Technik der Fall ist

Gemäß dem Kennzeichen des Hauptanspruchs soll das Potentialgefälle zwischen Bildspeichergitter und Elektrode kleiner sein als das Potentialgefälle, das längs der Seitenflächen des Speicherdielektrikums auftritt. Gemäß einer besonders günstigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die im Anspruch 2 niedergelegt ^;st, beträgt das Potentialgefälle zwischen Bildspeichergitter und Elektrode weniger als 10% des Potentialgefälles längs der Seitenflächen des Speicherdielektrikums. Auf diese Weise läßt sich eine besonders niedrige Sperrspannung verwirklichen.

Es ist günstig, die Sichtspeicherröhre, bei der das erfindungsgsmäße Bstriebsverfahret: angewendet werden soll, mit besonderen Merkmalen zu versehen, um das Betriebsverfahren möglichst günstig ablaufen lassen zu können. So hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Schichtdicke des Speicherdielektrikums wenigstens 5 μπι beträgt, vorzugsweise sogar zwischen 10 und 30 μπι Ü2gt (Ansprüche 3 und 4). Demgegenüber ist die Schichtdicke in der US-PS 34 32 717 nur mit 2 μΐη angegeben, was die Ausführung des Betriebsverfahi ens erheblich erschwert. Allerdings ist es bei Speicherröhren allgemein bekannt, für das Speicherdielektrikum Schichtdicken bis zu 50 μπι zu verwenden (vgl. DE-AS 10 78 168).

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich sowohl bei einer Übertragungsspeicherröhre als auch bei einer ohne eine derartige Übertragung des Bildes arbeitenden Speicherröhre anwenden, in letzterem Falle ist es günstig, wenn die Elektrode durch eine auf ein niedriges Potential umschaltbare Bildschirmelektrode gebildet wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen n^s,her erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.

Es zeigt

F i g. 1 schematisch einen Längsschnitt durch eine Sichtspeicherröhre mit Ladungsbildübertragung, bei der das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist;

F i g. 2 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der an der ersten und der zweiten Elektrode der Sichtspeicherröhre gemäß F i g. 1 angelegten Spannungen;

Fig.3 eine vergrößerte Detailansicht einer Sichtspeicherröhre mit Ladungsbildübertragung gemäß einer anderen Ausführungsform;

Fig.4 eine vergrößerte Detailansicht einer Sichtspeicherröhre gemäß einer noch anderen Ausführungsform; und

F i g. 5A, 5B, 5C und 5D schematische Diagramme zur Erläuterung des Potentialverlaufs im Bereich der Speicherelektrodendurchtrittsöffnungen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Speicherelektroden gemäß Fig. 1, 3 oder 4 zur Erlangung einer niedrigen differentiellen Sperrspannung.

In Fig. 1 ist eine Sichtspeicherröhre dargestellt, die einen ersten Bildspeicher 10 der Lföortragimgsbauart mit einem Speicherdielektrikum 12 von verhältnismäßig großer Dicke auf der Vorderfläche eines Bildspeichergitters 14 aufweist, welches Gitter 14 mittels einer Leitung 16 mit einer äußeren Spannungsquelle verbunden ist, welche die in F i g. 2 dargestellten Spannungsimpulse an das Bildspeichergitter liefert Die Dicke dieses ersten Speicherdielektrikums 12 beträgt mehr als 5 μ, wodurch sich in den öffnungen des Bii'dspeichergitters 14 senkrecht zur Bildspeichergitterebene verlaufende Seitenflächen des Speicherdielektrikums 12 ergeben. Bei Bildspeichergittern mit 250 bis 500 Linien pro 25,4 cm beträgt die Stärke des Speicherdielektrikums vorzugsweise 10 bis 30 μ, um in noch ausgeprägter Weise derartige Seitenflächen zu erhalten.

Die Sichtspeicherröhre enthält noch einen zweiten Bildspeicher 18 der Übertragungsbauart, welcher Speicher zwischen dem ersten Speicher 10 und einem Leuchtschirm 20 vorgesehen ist, der aus einer innen beschichteten Glasplatte 22 besteht, welche Teil eines evakuierten und abgedichteten Kolbens ist. Der Leuchtschirm 20 ist mit einer für Elektronen durchlässigen leitenden Schicht 24 aus Aluminium bedeckt, welche als Beschleunigungselektrode für die Elektronen dient und mit einer externen Spannungsquelle von ungefähr +5 kV verbunden ist, wodurch der Leuchtschirm ein Bild hoher Heiligkeit abzustrahlen in der Lage ist Es sei angemerkt, daß diese Helligkeit noch durch das Lichtreflektionsvermögen der leitenden Schicht 24 in herkömmlicher Weise weiter gesteigert werden kann. Der zweite Bildspeicher 18 weist ein Speicherdielektrikum 26 auf, welches auf der Vorderfläche eines zweiten Bildspeichergitters 28 aufgeschichtet ist, wobei das zweite Dielektrikum 26 eine geringere Dicke aufweist als das erste Speirherdielektrikum 12, wodurch der zweite Bildspeicher 18 eine größere Kapazität und damit längere Speicherzeit als der erste Bildspeicher 10 erhält.

Das erste Speichsrdielektrikum 12 kann aus einem Sekundäremissionsmaterial niedriger Dichte bestehen, beispielsweise aus porösem Magnesiumoxid, Aluminiumoxid oder Natriumchlorid mit einer Dichte von weniger als 10% des Schüttgewichtes, vorzugsweise 2 bis 5%, während das zweite Speicherdielektrikum 26 aus einem Material hoher Dichte besteht, wenngleich aus dem gleichen oben genannten Material. Die niedrigere Dichte des Speicherdielektrikums 12 ermöglicht es. dem SDeicherdielektrikuni eine erößere Dicke zu sehen und

dadurch die Kapazität des ersten Bildspeichers IO zu verringern, so daß mit höheren Schreibgeschwindigkeiten für den Schreibstrahl gearbeitet werden kann, wenn auf dem Bildspeicher ein Ladungsbild aufgezeichnet wird.

Eine Kathode 30 eines Schreibelektronenstrahls ist mit einer Quelle für hohe Gleichspannung von ungefähr — 3 kV verbunden und am entgegengesetzten Ende zum Leuchtschirm im Kolben der Sichtspeicherröhre angeordnet. Die von der Kathode 30 emittierten Schreibelektronen werden durch Schreibstrahlanoden 32 zu einem schmalen Strahl fokussiert, wobei die Stromdichte des Strahles durch die negative Vorspannung an einem Steuergitter 34 bestimmt wird, welches auch als Dunkeltastelektrode zur Austastung des Schreibstrahls während des Speichervorganges verwendet werden kann. Der Schreibstrahl wird zwischen vertikalen Ablenkplatten 36 und horizontalen Ablenkplatten 38 hindurchgeführt, die in herkömmlicher Weise den Schreibstrahl in horizontaler und vertikaler Richtung ablenken. An die vertikalen Platten wird die Eingangsspannung und an die horizontalen Platten eine Sägezahnspannung angelegt, um so ein Ladungsbild entsprechend dem Eingangssignal auf dem Speicherdielektrikum 12 des ersten Bildspeichers 10 zu bilden. Die Schreibelektronen hoher Geschwindigkeit bilden ein positives Ladungsbild auf dem ersten Speicherdielektrikum 12, indem Sekundärelektronen aus dem Speicherdielektrikum herausgeschlagen werden, die dann von einer Kollektorelektrode 40 aufgefangen werden, die sich vor dem ersten Bildspeicher 10 befindet und mit einer Spannungsquelle einer positiven Gleichspannung von ungefähr +60 V verbunden ist.

Zwei Elektronenerzeugungseinrichtungen 42 mit geerdeten Kathoden 44 sind in der Sichtspeicherröhre vorgesehen, um den ersten Bildspeicher 10 mit Fiutelektfuderi niedriger Geschwindigkeit gleichförmig zu beaufschlagen. Ein Teil dieser Elektronen wird durch die öffnungen des ersten Bildspeichergitters in den Bereichen des Bildspeichers 10 übertragen, die durch den Schreibstrahl beaufschlagt worden sind. Je nachdem, ob die Sichtspeicherröhre mit Halbtonspeicherung oder mit Ladungsübertragung betrieben wird, wird entweder bewirkt, daß diese Elektronen auf den Leuchtschirm 20 auftreffen, um dort eine Sichtdarstellung des auf dem ersten Bildspeicher 10 gespeicherten Halbtonladungsbildes zu erzeugen, oder aber es wird bewirkt, daß die Elektronen auf das zweite Dielektrikum 26 des zweiten Bildspeichers 18 auftreffen, um so das auf dem ersten Speicherdielektrikum 12 gebildete Ladungsbild auf das zweite Speicherdielektrikum 26 in noch zu beschreibender Weise zu übertragen.

Mehrere Kollimierungselektroden 46, 48, 50 sind in Form von leitfähigen Bändern auf der Innenfläche des Sichtspeicherröhrenkolbens aufgebracht und befinden sich axial im Abstand voneinander zwischen den Elektronenerzeugungseinrichtungen 42 und dem ersten Bildspeicher 10. Die Kollimierungselektroden 46,48 und 50 sind jeweils mit Gleichspannungsquellen für +150 V, + 10OV und +50V verbunden. Diese Elektroden erzeugen elektrostatische Felder, welche die Flutelektronen veranlassen, gleichförmig über die Oberfläche des ersten Bildspeichers 10 sich zu verteilen und auf das Speicherdielektrikum 12 rechtwinklig bezüglich der Büdspeicherebene aufzutreffen.

Die Sichtspeicherröhre mit Ladungsübertragung gemäß F i g. 1 stellt eine Verbesserung der in der US-Patentschrift 34 32 717 beschriebenen Ausführungsforrn dar. Gegenüber der in dieser US-Patentschrift beschriebenen Speicherröhre besitzt jedoch die vorliegend benutzte Sichtspeicherröhre einen Aufbau für den Bildspeicher, der eine seitliche Ladung des Speicherdielektrikums 12 und damit eine niedrigere differentielle Sperrspannung ergibt. Die Seitenabschnitte des Speicherdielektrikums 12, die die Gitteröffnungen des Bildspeichergitters 14 umgeben, können nämlich negativer aufgeladen werden, nachdem das Potential der

ίο Vorderfläche des Speicherdielektrikums 12 die Spannung der Kathode der Elektronenstrahlerzeugungseinrichtung erreicht hat, so daß eine günstigere Sperrspannung automatisch gemäß der Darstellung der F i g. 5A bis 5D erreicht wird.

Bevor ein Ladungsbild auf dem ersten Bildspeicher 10 durch den Schreibstrahl erzeugt wird, wird der Bildspeicher 10 durch einen Vorbereitungsimpuls 52 auf Leitung 16 während der Beaufschlagung des Speicherdielektrikums 12 mit Fiuteiektronen vorbereitet. Der Vorbereitungsimpuls 52 hat eine Amplitude im Bereich von 10 bis 40 V und ist um einen hinreichenden Betrag länger als etwa 0,5 s, um auf diese Weise den noch beschriebenen Seitenladevorgang auszulösen. Die F i g. 5A, 5B, 5C und 5D zeigen vier verschiedene aufeinanderfolgende Stufen während der Vorbereitungszeit des Bildspeichers 10, wenn ein Vorbereitungsimpuls 52 von 10 V an ein Bildspeichergitter 14' abgegeben wird. Es sei angemerkt, daß die Feldlinien der elektrostatischen Potentialverteilung gemäß dieser Figuren nur annäherungsweise zutreffen und durch einen Rechner simuliert wurden, wobei von parallelen Bildspeichergitterdrähten 14' anstelle von einer Gitterelektrode ausgegangen wurde. Indessen ist den Figuren der Seitenladungseffekt hinreichend genau zu entnehmen, welcher während des erfindungsgemäßen Betriebs der Sichtspeicherröhre auftritt.

Wenn gemäß Fig.5A ein Vorbereitungsimpuls 52 von 10 V an das Bildspeichergitter 14' abgegeben wird, nimmt das Potential des Speicherdielektrikums 12' infolge kapazitiver Kopplung eine Spannung von etwa 10 V an. Zu diesem Zeitpunkt liegt der Nulldurchgang V₁, bei dem das Feld- oder Potentialgefälle Null ist, in der gleichen Ebene wie die Drähte 14' bei einer Spannung von 1037 V. Einige der Flutelektronen 54 gelangen durch die Gitteröffnungen, während andere auf das Speicherdielektrikum 12' auftreffen, und so dort eine negative Aufladung des Dielektrikums aufbauen. Es sei angemerkt, daß durch das Auftreffen von Flutelektronen 54 auf der Speicherdielektrikumsfläche dieses Speicherdielektrikum negativ aufgeladen wird, weil die nur geringe Geschwindigkeit aufweisenden Flutelektronen aus dem Speicherdielektrikum nur eine geringe Anzahl von Sekundärelektronen wieder herausschlagen, welche Anzahl geringer ist als die Zahl der auftreffenden primären Elektronen (d. h., daß das Sekundäremissionsverhältnis des Speicherdielektrikums IZ bei diesen niedrigen Geschwindigkeiten der Flutelektronen kieiner als 1 ist).
Gemäß Fi g. 5B hat einige Zeit nach der Abgabe des Vorbereitungsimpulses das Speicherdielektrikum 12' sich auf eine Vorderflächenspannung Vb von +5V aufgeladen. Der Nulldurchgangspunkt V₁ liegt nun bei 73 V und hat sich nach links zu der Kathode der Elektronenstrahlerzeugungseinrichtung in eine Stellung vor dem Speicherdielektrikum verschoben. Fig.5C zeigt den Bildspeicher zu einem Hoch späteren Zeitpunkt nachdem der Vorbereitungsimpuls abgegeben worden ist, wobei die Vorderflächenspannung Vb

des Dielektrikums gleich der Spannung der bei null V ist. Zu diesem Zeitpunkt hat der Nulldurchgangspunkt K, noch eine positive Spannung von 4,5 V, so daß einige der Elektronen 14 noch durch die Gitteröffnungen hindurchgelangen. Andere die Vorderfläche des Speicher- > dielektrikums erreichende Elektronen 54' werden zur Kollektorelektrode zurückgestoßen. Indessen werden einige Elektronen 54" zu den positiv geladenen Seitenabschnitten 56 der angrenzenden Speicherdielektrikumsabschnitte angezogen, da diese Seitenabschnitte eine Spannung von +5.0 bis +8,0V aurweisen. Im Ergebnis laden sich die Seitenabschnitte 56 des Speicherdielektrikums weiter negativ auf, bis auf die Spannung Null der Kathode der Flutelektronenerzeugungseinrichtung. Diese Seitenladung setzt sich fort, bis der Kreuzungspunkt V₁ gemäß Fig.5D null V erreicht hat. Dann kann keines der Elektronen 54 mehr durch die Gitteröffnungen hindurch gelangen oder auf das Speieneruieiektrikum auftreffen, und zwar infoige der Potentialebene von null V, die sich vor diesem M Dielektrikum befindet, so daß der Bildspeicher abgeschnitten ist und eine weitere Ladung aufhört. Die Vorderfläche des Speicherdielektrikums hat dann eine Sperrspannung Vo von ungefähr -8 V unterhalb der Spannung der Kathode der Fluteleklronen, und dieser Wert ist durch die kapazitive Kopplung mit den Seitenabschnitten 56 erreicht worden. Wegen der Dicke und der hohen Dielektrizitätskonstante des Speicherdielektrikums weist der Vorderflächenabschnitt eine niedrigere Spannung auf als die Seitenabschnitte des Speichurdielektrikums, die die Gitteröffnungen umgeben. Wenn die Vorderflächenabschnitte die Sperrspannung der angrenzenden Gitteröffnungen erreichen, wird automatisch jede weitere Aufladung des Speicherdielektrikums beendet, da keine weiteren Elektronen mehr auf das Dielektrikum auftreffen oder durch die Gitteröffnungen hindurchgelangen können, im Ergebnis werden die die einzelnen Gitteröffnungen umgebenden Speicherdielektrikumsabschnitte automatisch auf die niedrigste mögliche Sperrspannung aufgeladen, so daß sich für den Bildspeicher eine differentielle Sperrspannung von nur etwa 0,10 bis 0^OV ergibt, was einen extrem niedrigen Wert darstellt. Das bedeutet, daß die durch die Schreibelektronen hoher Geschwindigkeit gebildeten Ladungsbilder mit höherer Spannung als die der differentiellen Sperrspannung von ungefähr 0,2 V auf dem Bildspeicher 10 gespeichert werden können, so daß der Bildspeicher eine viel höhere maximale Schreibgeschwindigkeit zuläßt.

Die maximale Schreibgeschwindigkeit eines Bildspeichers einer Sichtspeicherröhre in cm/s läßt sich darstellen durch die Gleichung

55

wobei Ib der Schreibstrahlstrom, R das Sekundärelektronenverhältnis des Speicherdielektrikums bei der Schreibstrahlspannung, C die Bildspeicherkapazität pro Flächeneinheit, c/der Schreibstrahldurchmesser und Δ V die Spannungsänderung am Bildspeicher aufgrund des durch den Schreibstrahl.erzeugten Ladungsbildes ist Aus der obigen Formel ergibt sich, daß die maximale Schreibgeschwindigkeit dann auftritt, wenn die minimal auflösbare Spannungsänderung Δ V erzeugt wird, und diese bestimmt sich wiederum durch die differentielle Sperrspannung des Bildspeichers. Um daher irgendwo auf dem Bildspeicher ein Ladungsbild schreiben zu können, muß die Spannungsänderung Δ V dieses Ladungsbildes größer als die differentielle Sperrspannung sein. Die differentielle Sperrspannung eines herkömmlichen Übertragungsbildspeichers liegt bei 2,0 bis 10.0 V und ist typischerweise durch Ungleichförmigkeiten des Speicheraufbaus gekennzeichnet, beispielsweise durch Gitteröffnutigen verschiedener Größe, Dickeänderungen des Bildspeichergitters sowie auch Änderungen der Dicke des Speicherdielektrikums sowie Ungleichförmigkeiten in dem Elektronensystem einschließlich Änderungen in der Stromdichte und Unterschiede im Auftreffwinkel für die auf den Bildspeicher auftreffenden Elektronen. Durch die erfindungsgemäße Anwendung der Seitenladung wird die minimal noch erreichbare differentielle Sperrspannung auf 0,1 bis 0,25 V abgesenkt, was wesentlich niedriger ist als die oben angegebene entsprechende Spannung von 2,0 bis 5,0 V bei herkömmlichen Sichtspeicherröhren. Dies führt zu einer Steigerung der maximalen Schreibgeschwindigkeit auf ungefähr 100 bis 500 cm/^s bezüglich der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebenen Röhre im Vergleich zu einer herkömmlich betriebenen und aufgebauten Übertragungssichtspeicherröhre, bei der eine Schreibgeschwindigkeit von nur 1 bis lOcm^s erreichbar ist. Gemäß herkömmlicher Praxis wird der Halbtonbildspeicher durch positive Impulse am Bildspeichergitter vorbereitet, bis das Speicherdielektrikum auf die Spannung Null Jer Kathode der Flutelektronenerzeugungseinrichtung durch die Flutelektronen aufgeladen worden ist. Zu diesem Zeitpunkt überträgt der Bildspeicher noch die Elektronen und diese Übertragung hört erst dann auf, wenn der Vorbereitungsimpuls aufgehört hat, da nach der Rückkehr des Bildspeichergitters auf Massepotential das Speicherdielektrikum kapazitiv mit einer negativen Spannung verkoppelt ist, wodurch die Abschaltung des Bildspeichers bewirkt wird. Gemäß dem neuen Verfahren bewirkt der Vorgang der Seitenaufladung jedoch automatisch, daß das Speicherdielektrikum die minimale Abschaltspannung erreicht, bevor der Vorbereitungsimpuls aufgehört hat, wobei dies durch eine innere Rückkopplung in dem Speicherdielektrikum erreicht wird.

Der Seitenladungsvorgang gemäß F i g. 5A bis 5D ist nur bei einem relativ niedrigen elektrischen Feld an der Rückseite des Bildspeichers 10 gegenüber der Elektronenstrahlerzeugungseinrichtung möglich, so daß der zweite Bildspeicher 18 vorgesehen ist, um den ersten Bildspeicher von dem hohen Feld von 5 kV der Bildschirmelektrode abzuschirmen. Auf diese Weise wird -Jas Feld auf der Rückseite des ersten Bildspeichers 10 ein Potentialgefälle aufweisen, das niedriger als der Spannungsabfall an dem Speicherdielektrikum 12 ist und vorzugsweise geringer als etwa 10% dieses Spannungsabfalls ist Außerdem wurde gefunden, daß die dielektrische Speicherschicht eine Stärke von mehr als 5 μ haben muß, um die erforderlichen Ausmaße der Seitenabschnitte 56 zu ergeben, die auf eine andere Spannung als die der Vorderabschnitte des Dielektrikums aufgeladen werden können. Um es anders auszudrücken, die dielektrische Speicherschicht sollte eine Dicke von zumindest 5% des Mittellinienabstandes zwischen den Zentren der angrenzenden Gitterelemente aufweisen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht das Speicherdielektrikum 12 des ersten Bildspeichers aus porösem Magnesiumoxid von geringer Dichte, wobei die Dichte weniger als 5% der Schüttdichte beträgt

ίο

Dieses Speicherdielektrikum besitzt eine Dicke von ungefähr 10 μ auf dem Bildspeichergitter 14, das aus elektrisch geformtem Nickelgitter mit einer Liniendichte von 250 bis 500 Linien pro 25,4 mm besteht. Andere poröse Speicherdielektrika, beispielsweise Aluminiumoxid, Magnesiumfluorid, Natriumchlorid oder sogar ein Dielektrikum hoher Dichte aus Magnesiumoxid können verwendet werden. Indessen hat Magnesiumoxid hoher Dichte den zusätzlichen Vorteil, daß es in Schichten

sondern auf dem. Potential Null der Kathode der Flutelektronenerzeugungseinrichtung aufgrund des Elektronenbeschusses verbleibt.

Der erste Bildspeicher 10 wird durch einen Vorbereitungsimpuls 52 vorbereitet, der ein Stufenimpuls mit einer maximalen Spannung von +10 bis +40 V ist, so daß der Seitenladungsvorgang gemäß Fig.5A bis 5D ablaufen kann. Dies bewirkt, daß das Speicherdielektrikum 12 sich auf eine Sperrspannung vor der Beendigung

größerer Dicke und Stärke aufgebracht werden kann, so io des Vorbereitungsimpulses 52 auflädt und dadurch daß es während der Handhabung der Röhre nicht von verhindert, daß die Elektronen durch den Bildspeicher

hindurch gelangen. Dann wird im Zeitpunkt 62 ein erstes Ladungsbild auf das Speicherdielektrikum 12 des ersten Bildspeichers 10 durch Schreibelektronen hoher

der Gitterelektrode herunterfällt. Ein anderer Vorteil des porösen Dielektrikums besteht darin, daß es eine

effektive Dielektrizitätskonstante aufweist, welche nahe .

derjenigen des Vakuums liegt, so daß sich ein 15 Geschwindigkeit geschrieben, welche durch die

niedrigerer Kapazitätswert ergibt, der zusammen mit Schreibkathode 30 emittiert und durch die horizontale;.

' ' Ablenkplatten 36 und die vertikalen Ablenkplatten 38 in

herkömmlicher Weise abgelenkt werden, um so ein Ladungsbild der vertikalen S'ignaifoi

übertragen, wenn eine positive Löschspannung an das Steuergitter 34 der Schreibelektronenerzeugungseinrichtung angelegt wird. Wegen der hohen Geschwindig-

diese Schreibelektronen größer als eins, so daß ein Ladungsbild positiven Potentials auf dem Speicherdielektrikums gebildet wird. Aufgrund dieses positiven

der relativ hohen Dicke einen Bildspeicher mit sehr niedriger Kapazität und damit sehr hoher maximal

möglicher Schreibgeschwindigkeit ergibt. Der Nachteil _.. _ _

einer derartig niedrigen Kapazität besteht darin, daß die 20 Schreibstrahl ist normalerweise abgeschaltet und wird Speicherzeit des Bildspeichers recht kurz ist und an den Bildspeicher 10 nur während der Schreibzeit 62 beispielsweise nur einige Sekunden beträgt. Dies ist bei
einer Röhre mit Ladungsübertragung gemäß Fig. 1

jedoch insofern nicht von größerem Nachteil, als nach _ _ _

dem Beschreiben des ersten Biidspeichers 10 das 25 keil der Schreibelektronen ist das Verhältnis der geschriebene Ladungsbild sofort auf den zweiten Sekundäremission des Speicherdielektrikums 12 für Bildspeicher 18 zum Zwecke der langzeitigen Betrachtung übertragen werden kann. Der zweite Bildspeicher
18 hat eine niedrigere Dicke und eine höhere Kapazität
und ermöglicht so eine größere Speicherzeit. Der zweite 30 Potentials werden die Elektronen durch den ersten Bildspeicher kann auch bistabil aufgebaut sein und Bildspeicher 10 in den geschriebenen Bereichen des

" ■· ·■ ■-" ^:·— Bildspeichers übertragen und können durch den zweiten

Bildspeicher 18 auf den Leuchtschirm gelangen, so daß sie ein dem Ladungsbild entsprechendes sichtbares Bild ergeben, wenn die Röhre in herkömmlicher Übertragungsweise im Halbtonbetrieb betrieben wird. Während der Ladungsübertragung treffen jedoch einige durch die beschriebenen Bereiche des ersten Bildspeichers 10 übertragene Elektronen auf das Speicherdielektrikum •»ο 26 des zweiten Bildspeichers 18 auf, und erzeugen auf diesem eine zweite Ladung entsprechend r'em ersten Ladungsbild auf dem Bildspeicher 10.

Ein Übertragungsimpuls 64 von ungefähr 800 V SDitzenwert wird über Leitung 29 an das Bildspeicher-

eines anderen Ladungsbildes vorzubereiten, wird über 45 gitter 28 des zweiten Bildspeichers 18 für eine die Leitung 16 an das Bildspeichergitter 14 des ersten ausreichende Zeitspanne abgegeben, so daß die in den Bildspeichers eine Spannung 58 von ungefähr +150V beschriebenen Bereichen des ersten Bildspeichers 10 angelegt, so daß die Elektronen gleichförmig durch den durchgelassenen Elektronen das zweite Ladungsbild auf ersten Bildspeicher gelangen und auf den zweiten dem zweiten Speicherdielektrikum 26 mit einem Bildspeicher 18 auftreffen können. Gleichzeitig wird 50 Potential bilden können, das größer als die erste über die Leitung 29 an das Bildspeichergitter 28 des Durchgangsspannung ist, um so eine bistabile Speichezweiten Bildspeichers 18 ein Löschspannungsimpuls 60 rung zu ermöglichen. Gleichzeitig wird mit dem geschickt. Dieser Impuls nimmt von einem Pegel von Übertragungsimpuls 64 über Leitung 16 an das erste ungefähr 150 V auf einen Maximalwert von ungefähr Bildspeichergitter 14 eine Spannung 66 abgegeben, 300 V zu, der über der ersten Durchgangsspannung des 55 welche ungefähr 0,5 V kleiner als die Vorbereitungs-Speicherdieiektrikums 26 liegt so daß die Elektronen spannung 52 ist, um das höhere Feld zu kompensieren, bewirken, daß das Dielektrikum ein gleichförmiges das an der Rückseite des ersten Bildspeichers 10 durch positives Potential an der Fläche des Bildspeichers einen Übertragungsimpuls 64 von 800 V auf dem annimmt und dadurch jedes vorher gespeicherte zweiten Bildspeicher 18 erzeugt wird, welcher anderen-Ladungsbild gelöscht wird. Dann nimmt der Löschspan- 60 falls dazu führen würde, daß die Elektronen durch die nungsimpuls auf Null ab, so daß das Potential des nicht beschriebenen Bereiche des ersten Bildspeichers Speicherdielektrikums 26 herabgesetzt wird durch die
kapazitive Kopplung unter den Halteschwellwert, unter

vorzugsweise aus einer dünnen Schicht aus Magnesiumoxid hoher Dichte und einer unbegrenzten Speicherzeit in der Größenordnung von einer Stunde oder mehr bestehen.

Es ist auch möglich, den Leuchtschirm 20 gemäß Fig. 1 aus einem Leuchtstoff vom Typ P-, herzustellen, d. h. aus mit Mangan aktiviertem Zinkorthosilikat, das bistabil speichern kann. In diesem Fall würde der zweite Bildspeicher 18 fortfallen.

Der Vorgang der Ladungsübertragung bei einer Sichtspeicherröhre gemäß F i g. 1 wird am besten bezüglich der Darstellung von F i g. 2 näher erläutert. Um einen zweiten Bildspeicher 18 für die Speicherung

welchem keine bistabile Speicherung möglich ist Dann

hindurch gezogen würden.

Schließlich wird ein Sichtimpuls 68 von +150 V an das erste Bildspeichergitter 14 angelegt, nachdem die

wird die Spannung an dem Bildspeichergitter 28 es Übertragungsimpulse 64 und 66 beendet wurden,

schrittweise auf den Betriebspegel von 15GV erhöht Dies erfolgt hinreichend langsam, so daß das Speicherdielekti'kum nicht kapazitiv an 150 V gekoppelt ist

wodurch die Elektronen in die Lage versetzt werden, gleichförmig durch alle Bereiche des ersten Bildspeichers hindurch übertragen zu werden und auf das zweite

Speicherdielektrikum 26 aufzufeffen und dort eine bistabile Speicherung des zweiten Ladungsbildes hervorzurufen. Natürlich werden einige der Elektronen durch den zweiten Bildspeicher 18 hindurch übertragen, so daß sich auf dem Leuchtschirm 20 entsprechend dem bistabilen Ladungsbild eine Sichtdarstellung ergibt. Es sei angemerkt, daß die beste Übertragung des Ladungsbildes von dem ersten Bildspeicher JO zum zweiten Bildspeicher 18 erreicht wird, wenn das Potential des ersten Ladungsbildes sich an dem Punkt der größten Neigung der Kurve der Elektronenübertragung des ersten Bildspeichers befindet. In diesem Fall wird ein besserer Kontrast erreicht zwischen dem Sichtbild des gespeicherten Ladungsbildes und den nicht beschriebenen ! 'intergrundbereichen.

Zusätzlich zu dem Verfahren zur Ladungsübertragung kann die in Fig. I dargestellte Sichtspeicherröhre auch für einen bistabilen Speichervorgang eingerichtet werden, indem das erste Bildspeichergitter 14 mit einer Quelle für e'rce Spannung von ungefähr 150 V verbunden wd das zweite Bildspeichergiuer 28 auf einer Spannung von + 150 V gehalten wird, so daß der Schreibstrahl ein Ladungsbild direkt auf dem zweiten Speicherdielektrikum 26 bildet. Dieses Speicherbild wird bistabil durch die Elektronen gespeichert, die auf dem zweiten Bildspeicher auftreffen, welche gleichförmig durch den ersten Bildspeicher übertragen wurden, wenn er auf 150 V gehalten wird.

Die Röhre gemäß Fig. 1 kann auch zusätzlich so betrieben werden, daß sich ein halbtonspeicher ergibt, in dem nur das zweite Bildspeichergitter 28 auf ungefähr die gleiche Spannung wie die Schirmelektrode 24 gelegt wird und die gleichen Spannungen mit dem Vorbereitungsimpuls 52 an das erste Bildspeichergitter 14 angelegt werden. Zusätzlich kann ein veränderlicher Nachleuchtvorgang mit einer Halbtonspeicherung mit den gleichen Spannungen erreicht werden, wenn eine Folge von positiven Spannungsimpulsen an das erste B'ldspeichergitter nach der Schreibzeit 62 angelegt wird. Es sei angemerkt, daß die Halbtonspeicherzeit oder Nachleuchtzeit verändert werden kann, indem die Amplitude oder das Einschaltverhältnis der positiven Impulse verändert wird.

Eine andere Ausführungsform der Sichtspeicherröhre ist in Fig.3 dargestellt, die der der Fig. 1 gleicht, mit der Ausnahme, daß der zweite Bildspeicher 18 durch ein Feldgitter 70 ersetzt worden ist. Das Feldgitter 70 ist mit einer äußeren Gleichspannungsquelle für ungefähr + 100 V verbunden und nahe der Rückseite des ersten Bildspeichers 10 angeordnet, um das niedrige elektrische Feld aufzubauen, welches für den Seitenladungsvorgang gemäß Fig.5A bis 5D erforderlich ist, während ein hohes Beschleunigungsfeld für die Elektronen zwischen dem Feldgitter 70 und der Schirmelektrode 24 erzeugt wird, um ein Sichtbild hoher Helligkeit zu erreichen. Diese Speicherröhre ist für eine Ladungsbildübertragung nicht geeignet.

Eine andere Ausführungsform ist in F i g. 4 dargestellt, die derjenigen der F i g. 3 gleicht, mit der Ausnahme, daß das Feldgitter 70 fortgelassen ist und die Bildschirmelektrode 24 durch einen Schalter 72 entweder mit einer niedrigen positiven Gleichspannung von ungefähr 500 V während der Vorbereitung oder des Schreibens oder mit einer hohen positiven Gleichsparsnung von ungefähr +5 kV während der Sichtdarstellung verbunden ist. Das Potential von 500 V ergibt das erforderliche niedrige Feld an der Rückseite des Bildspeichers, um die Seitenaufladung während der Bildspeichervorbereitung zu ermöglichen. Da es unpraktisch ist, einen Schalter zum Umschalten von 500 V auf 5000 V vorzusehen, kann ein Kompromiß günstig sein, indem die Bildschirmelektrode 24 durch eine ggf. eingebaute Leitung 74 mit einer zwischengeschalteten Gleichspannungsquelle von ungefähr 1000 V während der Vorbereitung, des Schreibens und der Sichtdarstellung verbunden wird. Diese Spannung von 1000 V ist niedrig genug, um den Seitenladungsvorgang zu ermöglichen, ergibt andererseits jedoch ein ausreichend lichtstarkes Sichtbild durch Emission der Leuchtstoffschicht.

Es sind noch weitere Abwandlungen möglich, beispielsweise könnten Schreibelektronen hoher Geschwindigkeit durch eine Fotokathode in einer Speicherröhre nach Art einer Fernsehkamera emittiert werden und es könnte ein elektrisches Auslesesignal durch Abtastung des Speicherbildes in einem herkömmlichen Rastermuster übernommen werden, statt daß das gespeicherte Bild auf einem Leuchtschirm dar-jestellt wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betrieb einer Sichtspeicherröhre, wobei die Sichtspeicherröhre folgende Merkmale aufweist:

a) einen Bildspeicher (10), der aus einem elektrisch leitenden Bildspeichergitter (14) und einem die Maschen dieses Bildspeichergitters (14) unter Freilassung der Öffnungen im Bildspeichergitter (14) .einseitig bedeckenden Speicherdielektrikum (12) besteht wobei dieses Speicherdielektrikum (12) eine hinreichende Schichtdicke besitzt, so daß sich in den öffnungen des Bildspeichergitters (14) senkrecht zur Bildspeichergitterebene verlaufende Seitenflächen (56) des Speicherdielektrikums (12) ergeben,

b) eine erste Kathode (44) zur Erzeugung eines ausgedehnten Bündels langsamer Flutelektronen,. Sie auf das Speicherdielektrikum (12) des Bildspeichers (10) auftreffen,

c) eine gegenüber der ersten Kathode (44) negativere zweite Kathode (30) zur Erzeugung eines konzentrierten Bündels schneller Elektronen zum Schreiben eines positiven Ladungsbildes auf dem Speicherdieiektrikum (12), wobei dieses Ladungsbild den Flutelektronen den Durchtritt durch die beschriebenen Bereiche ermöglicht, so daß die Flutelektronen auf einen bezüglicb der Kathoden (30,44) auf der anderen Seite des Bildspeichers (10) gelegenen phosphoreszierenden Bilöschirm (20) übertragen werden und dort ein der Ladungsverteilung auf dem Speicherdielektrikum (II, entsprechendes sichtbares Bild ergeben,

d) ein dem Bildspeicher (10) vorgelagertes Kollektorgitter (40) zum Auffangen der rückwärts aus dem Bildspeicher (10) austretenden Sekundärelektronen,

e) eine zwischen Sildspeicher (10) und Bildschirm (20) angeordnete Elektrode (28), die mit einem Spannungsgenerator (29) verbunden ist,

f) einen mit dem Bildspeichergitter (14) verbundenen Spannungsimpulsgenerator (16),

und wobei das Verfahren das folgende Merkmal aufweist:

g) der Spannungsimpulsgenerator (16) legt vor dem Auftreffen der schnellen Schreibelektronen auf den Bildspeicher (10) aber während des Auftreffens der Flutelektronen eine bezüglich der ersten Kathode (44) positive Impulsspannung (A, Fig.2) an das Bildspeichergitter (14), so daß sich das Speidierdielektrikum (12) vor Beendigung des Impulses (A) so weit negativ gegenüber der ersten Kathode (44) auflädt, daß die Flutelektronen nicht mehr durch das Bildspeichergitter (14) hindurchtreten,

dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsgenerator (29) an die Elektrode (28) ein derartiges Potential (B, Fig. 2) legt, daß ein zwischen Bildspeichergitter (14) und Elektrode (28) vom Bildspeichergitter weg gerichtetes Potentialgefälle entsteht, das kleiner ist als das beim Betrieb der Sichtspeicherröhre längs der Seitenflächen (56) des

Speicherdielektrikums (12) auftretende Potentialgefälle, so daß sich diese Seitenflächen gegenüber den Vorderflächen des Speicherdielektrikums negativ aufladen können.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Potentialgefälle zwischen Bildspeichergitter (14) und Elektrode (28) weniger als 10% des Potentialgefälles längs der Seitenflächen (56) des Speicherdielektrikums (12) beträgt

3. Sichtspeicherröhre, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Schichtdicke des Speicherdielektrikums (i2) wenigstens 5 μπι beträgt.

3. Sichtspeicherröhre zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Schichtdicke des Speicherdielektrikums (12) wenigstens 5 μπι beträgt

4. Sichtspeicherröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die Schichtdicke des Speicherdielektrikums (12) zwischen 10 und 30 μΐη beträgt.

5. Sichtspeicherröhre nach Anspruch 3 oder 4; dadurch gekennzeichnet daß die Elektrode (28) durch eine auf ein niedriges Potential umschaltbare Bildschirmelektrode (24) gebildet wird.