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Kathodenstrahlschalter zur Verteilung einer Modulation auf mehrere
Kanäle Die Erfindung betrifft einen trägheitslosen Elektronenstrahlschalter zur
Verteilung einer Modulation auf mehrere Kanäle. -Die bisher bekannten Schalter bestehen
aus einer Kathodenstrahlröhre, bei der der Kathodenstrahl über eine Anzahl von in
den Boden der Braunschen Röhre eingeschmolzenen Schaltkontakten hinweg geleitet
wird und bei denen infolgedessen die einzelnen Schaltkontakte verschiedene Mengen
von Elektronen aufnehmen, entsprechend der Modulation, die der Kathodenstrahl am
Wehnelt-Zylinder erhalten. hat. Derartige Schalter haben folgende Nachteile: Das
aufzuladende Element muß mit diesem Schaltkontakt galvanisch verbunden sein, wodurch
der Schaltkontakt und das zu schaltende Element zusammen mit der verbindenden Leitung
große Kapazität erhalten. Bei einer größeren Zahl von Schaltelementen benötigt man
ferner eine unzulässig große Zahl von Leitungen. Außerdem kann der Kathodenstrahl
den Kontakt nur bis zu einem Potential aufladen; bei dem die Sekundäremission eine
weitere Stromaufnahme verhindert. Schließlich führen hohe Aufladepotentiale der
Schaltkontakte zu Feldverzerrungen innerhalb der Braunschen Röhre, die eine einwandfreie
Führung des Kathodenstrahls verhindern. Alle diese Nachteile beseitigt der Kathodenstrählschalter
gemäß vorliegender Erfindung. Bei ihm wird in der Braunschen Röhre ein intensitätsgesteuerter
Kathodenstrahl über eine entsprechende Anzahl von mit Leuchtmaterial bedeckten kleinen
Flächenelementen gelenkt, die auf eine entsprechende Anzahl von lichtelektrischen
Elementen abgebildet werden. Diese sind z. B. als photoaktive Schichten in einem
zweiten Vakuumgefäß ausgebildet. In dem Moment, in dem ein Lichtimpuls auf das zu
schaltende Element fällt, fließt ein Photostrom, und wenn d T die Zeit ist, während
der Licht auf das Element fällt, und J der Photostrom, so ist A O = I # A T die
das Schaltelement verlassende Elektrizitätsmenge. Ist C die Kapazität des Elements,
so ist
die am zu schaltenden Element entwickelte Spannungsänderung. Da J proportional zur
Beleuchtung auf der photoaktiven Fläche und diese proportional zur Helligkeit des
entsprechenden Fluoreszenz,fleckes ist, so kann man, Proportionalität zwischen Helligkeit
und Steuerspannung vorausgesetzt, die am Schaltelement bewirkte Spannungsänderung
der Änderung am Wehnelt-Zylinder proportional setzen, d. h. A V = A # A Ew. Man
erhält somit eine Änderung der Schaltelementpotentiale,
die der
Änderung an der Steuerelektrode entspricht. Durch Ablenkung des Kathodenstrahls
über die einzelnen Schaltelemente kann man auf ihnen allen Spannungsänderungen vornehmen
und Aufladungen verursachen, die denen am Welinclt-Zylinder proportional, aber räumlich
verteilt sind.
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Dadurch, daß statt der galvanischen Leitungen zwischen schaltendem
Kathodenstrahl und zu schaltendem Element ein Lichtstrahl benutzt wird, werden schädliche
Leitungskapazitäten vermieden. Man ist bezüglich der Zahl der zu schaltenden Elemente
nicht gebunden und kann auch sehr zahlreiche Kontakte, beispielsweise Fernsehraster,
auf einfache Weise schalten. In diesem Fall lohnt es nicht, diskrete Leuchtflecke
anzubringen oder diskrete Stellen eines homogenen Schirmes durch Ausblenden auszuzeichnen;
man wird vielmehr den Kathodenstrahl über einen homogenen Schirm streichen lassen,
so daß das Bild des Brennflecks kontinuierlich von einem Schaltelement zum anderen
läuft.
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Die erreichbare Aufladungsspannung ist hei Kathodenstrahlschaltern
nach der Erfindung nicht mehr durch Sekundäremissionseffekte begrenzt und kann beliebig
groß werden, wenn man die Betriebsspannung der Photozelle hinreichend viel höher
wählt als ihre Sättigungsspannung. Den geschalteten Strom kann man auch erheblich
stärker machen, als das bei Kathodenstrahlschaltern bisher möglich war, wenn man
die Photozellen mit Sekundärelektronen emittierenden Elektroden ausstattet und so
die ausgelösten Signalströme beträchtlich höher macht als den Strahlstrom in der
Kathodenstrahlröhre. Schließlich kann die durch den Schaltvorgang bewirkte Spannungsänderung
den Kathodenstrahl nicht stören, da beim Schaltvorgang keinerlei Feld- oder Spannungsänderungen
im Braunschen Rohr selbst vor sich gehen.
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Es ist unter Umständen zweckmäßig, eine Braunsche Röhre mit einem
Gefäß aus Quarz zu nehmen und die einzelnen Leuchtmaterialflecke aus einer Substanz
herzustellen, die stark ultraviolett strahlt. Diese Leuchtflecke werden dann mit
einer Quarzoptik auf die Schaltelemente abgebildet, während die Schaltelemente für
Ultraviolettlicht sensibilisiert sind und im Sichtbaren unempfindlich sein können.
Dies ist für verschiedene Anwendungen wichtig, beispielsweise wenn man mit der Anordnung
ein Lichtrelais steuern will. Dabei werden gegebenenfalls die zu schaltenden Elemente,
z. B. Elektrometerblättchen, gänzlich außerhalb des Vakuums angeordnet, da aufgeladene,
isolierte Leiterteile bei Ultraviolettbestrahlung auch in Luft von Atmosphärendruck
ihr Potential ändern. In Fig. i ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Hier ist i eine Braunsche Röhre mit einer Kathode 2, einem Wehnelt-Zylinder
3 und einer Anode .I. _1blenkelemente 5 lenken den Kathodenstrahl i:'.)er einen
zeilenförmigen Leuchtschirm G von diskreten Stellen von Leuchtmaterial. Andererseits
kann auch vor einem flächenhaft ausgebildeten Leuchtschirm eine Blende mit mehreren
punktförmigen Öffnungen liegen, so daß nur einzelne Stellen des Schirmes durch die
Blende sichtbar sind. Die Zeile G bzw. die Öffnungen der Blende werden durch eine
Optik 7 auf eine entsprechende Zeile von Schaltelementen 8 abgebildet. Die Schaltelemente
8 können sich in einer Photozelle g befinden, so daß zwischen den Elementen 8 und
einer z. B. als Drahtschleife ausgebildeten Anode io die Signalströme fließen.
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An Stelle der gemeinsamen Anode können auch einzelne Elektrodensysteme
z. B. mit mehreren sekundär emittierenden Elektroden für jedes Schalterelement in
Zusammenwirkung mit einer gemeinsamen Photokathode verwendet werden.
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Es kann auch zweckmäßig sein, wenn die Anordnung zur Bildzusammensetzung
für das Fernsehen verwendet werden soll, nach Fig. z eine Zeile von einzelnen Photozellen
i i, die je mit einem Sekundäremissionsverstärker zusammengebaut sind, so anzubringen,
daß sie je von einem Teil des Schirmes der Röhre i beleuchtet werden. An jede Photozelle
ist beispielsweise eine Elektrometeranordnung angeschlossen, die einen Widerstand
12 und ein Blättchen 13 enthält, das je nach seiner Aufladung dem Licht einer konstanten
Lichtquelle den Durchgang gestattet. Es ist dabei zweckmäßig, die Zeitkonstante
der Elektrometeranordnung in der Größenordnung der Zeilenfrequenz zu wählen.
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Es sind bereits Anordnungen mit Kathodenstrahlröhren bekannt, bei
denen ein auf einer Mosaikelektrode gespeichertes Ladungsbild mit Hilfe eines Lichtstrahls,
der durch einen hin und her gehenden Kathodenstrahl auf einem Fluoreszenzschirm
erzeugt wird, einer Abtastung unterworfen und damit in eine elektrische Impulsfolge
umgewandelt wird. Weiter sind Röhren bekanntgeworden, bei denen mit Hilfe des Kathodenstrahls
elektrostatische Ladungen auf eine Isolierplatte aufgebracht werden, die nachträglich
z. B. durch Bestäuben mittels eines elektrisch geladenen feinen Pulvers sichtbar
gemacht werden. Diese beiden Vorrichtungen besitzen gegenüber der erfindungsgemäßen
Anordnung den Nachteil, daß der Modulationsinhalt nicht auf mehrere Kanäle verteilt
werden kann. Die zweite Anordnung ist außerdem noch deshalb wenig vorteilhaft, weil
die Ladungsbilder
erst durch besondere Vorkehrungen, Abwischen,
Erhitzen, gelöscht werden können. Daher ist die Registrierung zeitlich veränderlicher
Vorgänge mit den bekannten. Einrichtungen nicht möglich.