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Fernsehbildfänger mit Halbleiter-Bildwurfelektrode Es ist schon brekannt,
in Fernsehgebeeinrichtungen mit Kathodenstrahlröhre feine Vielzell@enplatte, ,aus
lichtempfindlichem Stoff zu verwenden, deren Leitfähigkeit von Zelle zu Zelle mit
der Beleuchtungsstärke des darauf projizierten Bildes, schwankt. Tastet der Elektronenstrahl
eine solche Vielzellenplatte ab, so fließt ein größerer oder geringerer Strom durch
die getroffene Zelle, je nachdem ob diese einer helleren oder dunkleren Bildstelle
entspricht. Dier die Zellen durchfließende Strom wird dann durch einen Nutzwiderstand
geleitet und die an diesem auftretende Spannung in bekannter Weise zur Steuerung
eines Bildempfängers oder Ultrakurzwellensenders verwendet. Dierartige Anordnungen
sind z. B. in der österreichischen Patentschrift i27 557 sowie deal britischen Patentschriften
234 882 und 252 696 beschrieben und dargestellt. Alle diese Anordnungen
sind jedoch aus zwei Gründen nicht arbeitsfähig. Erstens liegt in Reihe mit dem
veränderlichen Widerstand der einzelnen Photozelle der konstante innere Widerstand
der Braunschen Röhre, der im allgemeinen um mehrere Größenordnungen über dem Widerstand
der lichtempfindlichen Zelle liegt, so daß Schwankungen des Zellenwiderstandes nur
ganz geringfügige Änderungen des Gesamtwiderstandes hervorrufen, die für eine praktische
Auswertung nicht .ausreichen. Zweitens entstehen beim Auftreffen des Elektronenstrahles
.auf die Zellen Sekundärelektronen, die von den Nachbarzellen angesaugt werden,
weil die Oberfläche der getroffenen Zelle beim Durchgang des Stromes :eine negative
Spannung gegen die Nacbbarzellen annimmt. Die angesaugten Sekundärelektronen bewirken
daher :eine scheinbare Verbreiterung des Elektronenstrahles an ,der Stelle, wo @er
die Vielzellenplatte durchsetzt.
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Diese grundsätzlichen Schwierigkeiten vermeidet die vorliegende Erfindung
dadurch, daß der auf die Vielzellenplatte auffallende
Elektronenstrom
in zwei Teilströme zerlegt wird, und zwar in den eigentlichen Nutzstrom, der von
der Auftreffstelle durch die getroffene Zelle und einen Arbeitswiderstand zur Anode
des Strahlerzeugungssystems fließt, und einen zweiten Teilstrom, der aus Sekundärelektronen
besteht und direkt durch das Vakuum der Röhre hindurch zur Strahlerzeugungsanode
übergeht. Wählt man dabei die Verhältnisse so, daß mehr Sekundärelektronen entstehen,
als Strahlel.ektronen auftreffen, so erreicht man zweierlei: Erstens schwankt der
Nutzstrom durch die einzelnen Elemente unter dem Einfluß der entsprechenden Belichtungsschwankung
sehr viel stärker. Denn der annähernd konstante Strahlstrom teilt sich jetzt in
zwei Teilströme, wobei das Teilungsverhältnis nur durch das Verhältnis der Widerstände
der zugehörigen Stromwege bestimmt wird. Zweitens entfällt jetzt die Strahlverbreiterung
beim Durchtritt des Strahlers durch die Halbleiterschicht. Denn die Oberfläche der
getroffenen Zelle nimmt wegen des Überschusses an austretenden Elektronen positive
Spannung gegen die Nachbarzellen an, oder: die Nachbarzellen sind gegen die Austrittsstelle
der Sekundärelektronen negativ vorge# spannt und nehmen daher keine Sekundärelektronen
auf.
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Eine Aufspaltung des konstanten Strahlstromes in zwei veränderliche
Teilströme ist zwar auch schon Gegenstand der britischen Patentschrift 25-- 696,
jedoch nur bei Materialien, welche die Strahlelektronen je nach der auffallenden
Beleuchtungsstärke mehr oder weniger stark zurücktreiben, wie z. B. elektrisch aufgeladene
Glaswände und Seidenstoffe, oder dünne Schichten von Metallen, welche den äußeren
Photoeffekt zeigen. je nach der Beleuchtungsstärke der vom Strahl getroffenen Stelle
soll diese eine größere oder kleinere abstoßende Irraft auf die Strahlelektronen
ausüben und dadurch einer zwischen der Strahlerzeugun.gsoptik und der ,abstoßenden
Fläche- angebrachten Auffangelektrode :einen größeren oder kleineren Anteil am Strahlstrom
zuführen.
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Die hierbei auftretenden Abstoßtrngskräfte und insbesondere die Unterschiede
zwischen denselben, die durch Beleuchtungsschwankungen verursacht werden, dürften
jedoch so gering sein, daß sie die Strahlelektron@en mit ihrer relativ großen Geschwindigkeit
nicht merkbar beeinflussen können. In der Tat sind ja auch derartig wirkende Bildfänger
bisher praktisch nicht .ausgeführt worden.
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Demgegenüber verwendet die erfindungs--gemäße Anordnung eine Stromverzweigung,
die durch Leitfähigkeitsschwankungen des einen Stromweges gesteuert wird und diie
sich praktisch bereits als durchführbar erwiesen hat. Die Wirkungsweise der Anordnung
ergibt sich des näheren aus der schematischen Darstellung. In dieser ist i eine
durchsichtige Metallschicht, auf der das zu übertragende Bild durch das Objektiv
2 abgebildet wird. 3 ist die von dem abtastenden Elektronenstrahl getroffene Oberfläche
der Halbleiter-Schicht, die aus Selen, Talliumsulfit o. dgl. Stoffen mit innerem
photoelektrischem Effekt besteht. 4 ist der elektrische Widerstand der vom Strahl
getroffenen Zelle, der sich unter dem Einfluß der Beleuchtung ändert. 5 ist eine
Absaugelektrode für Sekundärelektronen, :die entweder durch die Anode der Strahlerzeugungsoptik
selbst oder durch eine-besondere, auf ähnlichem Potential, befindliche Elektrode
gebildet werden kann. 6 ist ein Arbeitswiderstand zur Ausnutzung der Stromschwankungen,
7 eine Zusatzbatterie, welche die Platte i gegen die Auffangelektrode 5 negativ
vorspannt.
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Die Beschleunigungsspannung des Elektronenstrahles und die Vorspannung
für die Metallschicht i sind so gewählt, daß mehr Elektronen aus der Oberfläche
3 austreten, als im Strahl .ankommen, so daß die getroffene Zelle in Pfeilrichtung
von Elektronen durchflossen wird. Die hierzu erforderliche Größe der Beschleunigungsspannung
hängt vom Material der Halbleherschlcht ab und kann, falls erforderlich, durch einen
metallischen Überzug auf der vom Strahl abgetasteten Oberfläche der Halbleiterschicht
im gewünschten Sinne beeinflußt werden. Die erforderliche Größe der Vorspannung
für die Platte i ergibt sich daraus, daß einmal die Absaugelektroide 5 eine positive
Vorspannung gegenüber der vom Strahl getroffenen Oberfläche 3 der Vielzellenplatte
haben m.uß und zum zweiten diese Oberfläche 3 wieder ein höheres Potential als der
negative Pol der Vorspannbatterie 7 haben muß, damit die Elektronen in der gewünschten
Richtung durch den Widerstand 4 getrieben werden.
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Trifft der Strahl auf eine hell beleuchtete Stelle der Halbleiterschicht,
so ist der Widerstand 4 gering und der Strom im Arbeitswiderstand 6 groß, bei dunklen
Stellen der Vielzellenplatte gilt das umgekehrte. Genauere überlegungen zeigen,
daß besonders kräftige Stromschwankungen zu erwarten sind, wenn der Widerstand 4
selbst klein gehalten wird und die Absaugsp.annu:ng 7 so groß wie möglich gemacht
wird.
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Um die mit der Bewegung des Elektronenstrahles verbundenen Schwankungen
desW'iderstandes der von Sekundärelektronen durchsetzten Vakuumstrecke möglichst
klein zu halten, kann der Auffangelektrode eine ge-°ignete Form gegeben werden (haubenartige
Ausführung, großer Durchmesser usw.l.