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Kathodenstrahlbildsenderöhre n@t Speicherelektrode Es sind bei der
Fernseh-Bildabtastung Bildfängerröh.ren mit Kathodenstrahlabtastung bekannt, die
den Lichteffekt sämtlicher Bildpunkte über die Bildabtastdauer (oder einen erheblichen
Bruchteil derselben) speichern. Zu diesem Zweck hat die vom optischen Urbild beleuchtete
p" hotoelektrische Fläche bzw. eine vom Elektronenabbild beaufschlagte Rasterfläche
die Struktur eines Zellenmosaiks., bestehend aus einer großen Anzahl sehr kleiner
Kapazitäten. Die. auf diesen Elementarkapazitäten angehäuften Ladungen stellen ein
Potentialbild des übertragungsgegenstandes dar, das nun durch den auf die Größe
eines Bildelemienes konzentrierten Kathodenstrahl Punkt für Punkt nacheinander abgetastet
wird. Der Kathodenstrahl wirkt hierbei als Schalter, der die gespeicherten Elektrizitätsmengen
über den Entladungsweg der Röhre auf das Steuergitter .des Bildverstärkers umschaltet.
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Die Erfindung bezweckt eine Weiterbildung dieses Gedankens zur Erzielung
eines besseren Wirkungsgrades bzw. höherer Lichtempfindlichk,eit und Ansp.rechschärfe.
Das Wesen der Erfindung besteht :darin, daß die el,em!eintaren Aufladungen der isolierten
Kapazitäten nicht unmittelbar auf- das, Eingangs. gitter des Bildverstärkers umgeladen
werden, sondern zunächst in der Abtaströhr e selber als Steuerspannungen an allen
Bildpunkten gleichzeitig zur Wirkung gelangen, indem. sie ein homogenes Elektronenbündel
an verschiedenen Stellen seines Querschnitts relaisartig beeinflussen.
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Dies geschieht z. B. in der Weise, daß die gerasterte photoelektrische
Fläche als feinmaschiges Gitter in den Weg eines Elektromaernstromes gestellt wird,
der durch alle Gitteröffnungen hindurchtreten kann. In welchem &Zaße dies von
öffnung zu öffnung geschieht, hängt von der örtlichen Bildhelligkeit und der von
ihr hervorgerufenen Aufladung ab. Die durchgelassenen Teilströme treffen: nun ihrerseits
auf ein Raster von isolierten Elzelanoden, die ebenfalls Speicherkapazitäten darstellen
und deren Zahl ebenso wie die Zahl der Gitteräffnungen gleich oder größer isst als
die Zähl der im zu übertragenden Bild enthaltenen Bildelemente. Auf diesen findet
der abtastende, punktförmig einfallende Kathodenstrahl entsprechend dem Verstärkungsfaktor
der beschrieb.enen Anordnung vergrößerte Ladungsmengen vor, wodurch der Wirkungsgrad
bzw. die Lichtempfindlichkeit wie auch das Verhältnnis des Nutzpegels zum Störpegel
gesteigert sind.
Man kann bei .einer solchen Anordnung auch noch
die Sekundäremission ausnutzen, die sich an den gleichzeitig von Elektronenbeaufschlagben
kapazitiven Einzelanoden as, bildet, um bei einem Sekundärernissionsve f hältnis
größer als 2 die aufladende Wirkw der gesteuerten elementaren. ElektroneK-ströme
zu vervielfachen. Hierzu muß jedoch ein die Sekundärelektronen. absaugendes Feld
durch zusätzliche Hilfselektroden geschaffen werden.
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Die Abb. i zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein von der
flächenhaften Kathode i ausgehendes Elektronenbündel tritt durch die Öffnungen des
geraseerten ph-o-toelektris@chen Gitters 2 hindurch. Jede einzelne Gitteröffnung
hat höchstens die Größe des Bildpunktes und nimmt zweckmäßig nur einen kleinen Bruchteil
desselben ein, um bei streuender Lichtempfindlichkeit Mittelwer tbildung zu ermöglichen.
Dias zu übertragende Bild wird als Ganzes, z. B. mittels der Linse 8, auf die Bildwurfelektrode
2 projiziert und löst dort durch photoelektrischen Effekt an den Rändeirn der einzelnen
Öffnungen mut der Bildhelligkeit variierende positive Aufladung@en aus. Diese steuern
den durch die Gitteröffnung hindurchtretenden Elektronenstrom fortlaufend in allen
seinen Qüerschnittselementen, d. h. mit vom Bildpunkt zu Bildpunikt gemäß der Lichtvexteilung
im Urbild schwankender Stärke analog der Wirkung des Steuergitters euer normalen
Dreielektrodenverstärkerröhne.
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Hinter dieser Bildwurfelektrode ist nun eine weitere Speicherelektrode
3 angeordnet, die Einzelkapazitäten besitzt, die voneinander und ,gegen einen Kernleiter
(Drahtgewebe) isoliert und in mindestens ebenso hoher oder höherer Zahl vorhanden
sind, wie das Gitter 2 Öffnungen auflve@st. Zur Abtastung der von dieser Elektrode
gespeicherten Aufladungen dient der von einer Kathode 5 in bekannter Arterzeugte,
auf der Rückseite einfallende Kathodenstrahl q., der durch Ablenkfelder in üblicher
Weise nach beiden Bildkoordinaten bewegt wird. Er schaltet die elementaren Ladungsmengen
der Einzelzellen der Elektrode 3 über die Hilfsanode i i und den Widerstand 6 als
Steuerspannungen auf das Gitter der Bildverstärkerrähre 7, von der dann die Modulationseinrichtung
des Fernsehsenders in üblicher Weise beeinflußtwird. 9 ist eine Voranode, io ein
Schutzwiderstand.
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Die photoelektrische- Bildwurfelektrode 2 ist
in Abb.2 in stark
vergrößertem. Maßsitabe dargestellt. Die lichtempfindliche Schicht 12 befindet sich
isoliert auf einem Kern aus oxydiertem 13 und wind nach bekannten Verfahren durch
Versilbern des Oxydüberzugs, z. B. mittels Kathodenz,erstäubung, Aufreißen der Silberhaut
@n isolierte Zellen, Oxydieren derselbe,, Auf-
| -i!mp,fen von Cäsium, Rubidion, Kalium usw. |
| @:cl geeignete thermische Nachbehandlung er- |
| igt. In Abb.3 ist das Ergebnis noch |
| >-` -eher vergrößert dargestellt. Man erkennt |
auf der isolierenden Oxydumhüllung des Kerngewebes 13 ,einzelne getrennte Silberkügelchen.
Dar Widerstand zwischen den Silberzellen und dem leitenden Kerngewebe 133 wird -so
bemessen, daß eine posiive Aufladung ihrer individuellen Kapazität innerhalb der
Bildabttastung (1/5o Sekunde) durch Ausgleich der entgegengesetzten Elektrizitäten
zwischen Silber und metallischem Gewebelkern über die Oxydzwischenschicht verschwindet.
Um einen völlig konstanten Ruhewert des maßgebenden Potentials der steuernden Gitteröffnungen
herzustellen, kann min ferner die Sekundäremission zu Hilfe nehmen. Dies geschieht
beispielsweise dadurch, daß bei der Anordnung nach Abb. i periodisch vorübergehend
durch passende Potentialänderungen an den Elektroden 2 und 3 ein starker Elektronenstrom
auf den pÜotoelektrischen Überzug von 2
gezogen wird und an diesem Sekundärelektronen
auslöst. Das Gleichgewichtspotential (einfallender Primärstrom gleich abgehendem
Sekundärstrom) der aktivierten Schicht nimmt' dann momentan einen Wert an, der nur
durch die Materialkonstante und die definierte Größe der Absaugspannung bestimmt.
ist.
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Da bei einer Fernsehabtaströhre dar vorstehend beschriebenen Artlein.
Verstärkungsvorgang ausgenutzt wird, können die heutigen Mittel der Verstärkerröhrentechnik,
z. B. die Hinzufügung weiterer Gitter, besondere: Mittel zur Formgebung der elektrischen
Felder, die Anwendung von Sekundäremission, die Herstellung von virtuellen Kathoden,
dabei eingeführt werden. Die Schaltung nach Abb. i entspricht etwa der einer Raurnladegitterröhre,
in welcher durch passende -Wahl der Potentiiale der Kathode i der B-eisChleunigungselektrode
9 und des photoelektrischen Gitteras 2 eine unmittelbar vor 2 liegende, als virtuelle
Kathode wirkende Elektronenstauung hervorgerufen wird. Die erfindungsgemäße Anordnung
läßt -such auch so ausführen, daß das photoelektrische Gitter 2 als Gitter eines
Plationts arbeitet. Dann befindet sich die Elektronenquelle zwischen einenn die
Elektrode 2 hersetzenden photoelektrischen Raster, auf welchen das auffallende optische
Bild eine entsprechende Verteilung der Steuerspannung erzeugt, und dem Anodenmos
ik 3, dass auf seiner Rückseite vorn Kathodenstrah1 q. abgetastet wird. In diesenn
Fälle iisit für die Elektrode 2 ein Aufbau ähnlich
wie der Elektrode
3 vorteilhaft, d. h. das auf der Einfallsehe der Lichtstrahlen photoelektrisch
emittierende, auf der Rückserbe als Steuerpol wirksame leitende Material füllt,
von der einen ;zur anderen Seite idurchgehend. die öffnungeines fachwerkartigen
metallischen Kerngewebes, das zuvor mvit einer isoliierenden Schicht vollständig
überzogen ist.
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Ferner ist es möglich., die Anordnung nach Abb. i in der Weise zu
benutzen, daß die isolierte Außenschicht des Gitters 2 (die aktivierten Silberteilchen
12 in Abb. 3) nicht selber unter dem Einfall der optischen Bildstrahlen Photoelektronen
abzugeben braucht, sondern solche aufnimmt, die von einer getrennten Photokathode
herkommen und unter Benutzung von Elektronenlinsen nach Art des Elektronenmikroskops
ihrerseits auf eine von der Photokathode räumlich getrennt angeordnete Speicherelektrode
abgebildet wexden. In diesem Falle kann dann die Elektrode 2 z. B. aus einem feinen
Aluminiumdra'htgewehe bestehen:, dessen Oberfläche oxydiert ist. Das Aluminiumoxyd
isst blefälllgt, auftreffende Elektronen als isolierte Raumladungen. über längere
Zeit zu speichern. Diese Raumladungen steuern durch .die von ihnen hervorgerufenen
variierenden Potentiale einen durch die Öffnungen das Gitters hindurchtretenden
Elektronenstrom, der danach an den Einzelanoden des Anodenmosaiks 3 la!n:det.
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Als Elektronenquelle für die Erzeugung eines konstanten Elektronenbündels
kann z.. B. eine photoelektrisch aktivierte Elektrode i dienten, auf die das optische
Bild geworfen wird. Dabei verfährt man dann zweckmäßig so, daß während eines Bruchbeils
der Bildabtastperiode das optische Bild des Übertragungsgegenstandes auf i fällt
und die ausgesandten Photoelektronen durch die Elektrode 9 abgesaugt und bei passender
Wahl der Elektrodenpotentiale als Elektronenbild scharf auf das Netz 2 fokusiert
werden (Elektronenm'rkroskop). Besteht dieses Netz aus oxydiertem Aluminium oder
einem äquivalenten Stoff, so nimmt es aus dem Elektronenbild isoli:erbe Raumladungen
auf, deren Größe von der Helligkeitsverteilung abhängt. Dadurch -erhalten die einzelnen
öffnungen von 2 entsprechende Steuerspannungen (Vorbereitunigsintervall). Während
des Restes der Bildabtastdaner wird die Kathode i von einer Hilfslichtquelle aus
gleichmäßig hell belichtet und gibt dabei einen bestimmten, kräftigen Elektronenstram
ah, der den ganzen Bildquerschnitt homogen erfüllt. Dieser Strom wird aber nicht
mehr auf 2 fokusiert, sondern infolge passender Veränderung der Elektrodenpotientiale
auf das Anodenmosa'jk 3. Dank der verschiedenen Steuenzd.rkung, die die variabel
aufgeladenen Einzelöffnungen von 2 auf den h.i.ndurchtretenden Elektronenstrom ausüben,
fließt dann in der Zeiteinheit den, elementaren Anoden von 3 eine mit der Bildhelligkeit
schwankende Elektrieitätsmenge zu. Das demzufolge über die verfügbare Dauer auf
3 gespeicherte Ladungsbild wird -gemäß der gegebenen Bleischreibung vom Kathodenstrahl
ausgewertet.