DE743480C - Bildzerlegerroehre mit Photoelektronenabtastung einer einseitigen Mosaikelektrode - Google Patents

Description

• ßildzerlegerröhre mit Photoelektronenab'tastung einer einseitigen Mosaikelektrode Bei der: gebräuchlichen Bildzerlegerröhren mit Speicherwirkung stellt sich das Gleichgewichtspotential, von dem nach Jeder Abtastung die photoelektrische Aufladung ausgeht, infolge der durch den Abtaststrahl hervorgerufenen Sekundäremission ein. Im allgemeinen entspricht das Gleichgewichtspotential bis auf wenige Volt dem Potential der Elektrode, nach der die Sekundärelektronen abgesaugt werden. Infolgedessen herrscht vor dem Mosaik immer nur ein sehr geringes Zugfeld. Dies hat zur Folge, daB die vom Abtaststrahl auf ,dem Mosaik erzeugten Sekundärelektronen nicht alle abgesaugt werden, sondern, zu einem erheblichen Teil auf benachbarte Mosaikelemente gezogen werden und diese vorzeitig entladen. Hierunter leiden sowohl der Wirkungsgrad der Röhre als auch die Bildschärfe. Die beschriebenen Nachteile bestehen auch bei den bekannten Röhren mit doppelseitiger Mosaikplatte. Hier kann zwar für die Photoelektronen ein hohes Zugfeld benutzt werden. Auf der vom Abtaststrahl getroffenen Seite kann aber nach wie vor kein hohes Saugfeld angewendet werden, da das Gleichgewichtspotential durch die Sekundäremission bedingt ist.
• Durch die Erfindung werden die beschriebenen Nachteile vermieden und zugleich eine Anordnung ermöglicht, deren Herstellung einfacher ist als die einer doppelseitigen Mosaikplatte. Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, ein hohes Zugfeld vor dem Mosaik anzuwenden und die Abtastung mit langsamen Elektronen vorzunehmen, die keine oder nur sehr wenig Sekundärelektronen auslösen. Es ist bereits bekannt, die Abtastung mit photo-

  elektrisch ausgelosten Elektronen vorzuneli-

  nien. Bei dzli bislierigz2n Anordnungen dieser

  Art Lastanden <ibcr ünin°_i noch Schwierig-

  kciLen, z. B. dar; eine doppelseitige Mosaik-

  platte verw°ndet <<:erden mußte bzw. daß

  die Lbtastpliotoelel;tron@2n nicht nur auf das

  gerade abgetastete, sondern auch auf benach-

  barte 1losail;@leinente gelangen konnten.

  Ganz alIg@niein erfüllten hei den bisher be-

  kannten speicliernd°n Bildfängern mit ein-

  seitiJer --#:losail;e:el;trode sowohl die von den

  ;r

  -:1t. a:el:n1ciiien @ilsg;h@liden BildeIektronen

  als atich-die --uf sie gelangenden Abtastplioto-

  elektronen zumindest teilweise denselben

  Ratini. Iiifol@ dessen war es nicht möglich,

  -_ü_ beide Elektronenarten gleichzeitig ein

  Zilyfeld zu schaffen, es an sich erwünscht

  wäre, so@ d°rn dieses Zugfeld kann immer nur

  für eiile E1_; lctronenart auf Kosten der Ab-

  saugv:rliältilisse für die andere Arthergestellt

  Werden.

  Der E-rü_ldung liegt der Gedanke zugrunde,

  beide Elelnr onenarten nach Möglichkeit von-

  einanaiI-r getrennte Felder durchlaufen zu

  lassen, ohne: daß eine doppelseitige Mosaik-

  elektro-de vcr,s; nd; t werden müßte. Die im

  foisend:@n brschrieben° Anordnung zeichnet

  sich ferner dadurch aus, daß jedem Mosaik-

  eletn2lit g=@:issermaßen seine eigene Photo-

  i;atliode zuordnet ist, so daß nicht nur für

  und die Abtastelektronen

  ein Zu-feld :i:tstcht, sondern auch eine

  Streutliig der Abtastelel;tronen auf benach-

  barte Element.- v--rliindert wird.

  Erfindungsäeniä1l sind die Mosaikelemente

  auf einer durchsichtigen Isolierschicht an-

  geordnet, und zwar jedes Element in .der

  Öffnung eines eer Isolierschicht anliegenden

  iittcr:s, bzi a:il die der Isolierschicht bzw.

  don .- llosai2;eleirenten zugewandten, in den

  Öffnunen liegenden Flächen photoelektrisch

  empfindlich sind und durch einen die Isolier-

  sclicht durchsetzenden Lichtstrahl abgetastet

  verden.

  Die Anordnung wir.l in der Regel so be-

  trieben, daß das Potential des angedrückten

  Gitters c@l@r :,_:etcs mit dein 1Zullz#poteiltial

  der : losail;el@mente üb°reinstimmt, so daß die

  _luftrefgeschi@inligl;eit der Abtastelektronen

  durch die Spcnungsdifzrenz zwischen dem

  Ruhepotential und dein jeweiligen Auflade-

  potentialgegeben ist. Es besteht also für die

  _abtastelwl;tronen ein Zu'feld, welches unab-

  li@aigt_:;@ von d-li1 :@@f"@alhfeld l111 dis' Bildeleii-

  tron--n ist und wi2der v°rschwindet, wenn sieh

  rias ?aosail;element entladen hat. Alsdann

  wird das Absa,i-feld für die Bildelektronen

  auch bis vor die plictcelektrische Fläche zur

  Erzeu`:ing der Abtastelektronen reichen. Das

  ist aber nur glnlstig, da diese Elektronen

  nach stattgefundener Entladung-der Mosaik-

  elemente auf möglichst geraden' Wege abgesaugt werden sollen.
• Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der einige Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt sind. Fig. i zeigt eine Bildsenderöhre gemäß der Erfindung, während die Fig. :2 und 3 je einen Teilschnitt durch die Mosaikelektrode darstellen.
• in der Röhre i der Fig. i befindet sich die Mosaikelektrolie 2, auf deren Konstruktion noch im einzelnn eingegangen wird. Von der rechten Seite her wird mittels der Linse 3 ein Bild des zu übertragenden Gegenstandes auf sie geworfen. Die Photo°tel;tronen werden durch ein Netz .1 ab,-esatlgt, das gegenüber der llosaikelel;trode stark positiv vorgespannt ist, z. B. ioo Volt, und möglichst wenig Bildlicht verschlucken soll. Verwendet man an Stelle dieses INetzes .1 indessen ein weitmaschiges Netz, durch dessen Netzmaschen die Photoelektronen größtenteils ungehindert hindurchgehen, so sind' zwccl;inäßig noc:l ein oder mehrere SeILtindärelektronenverstärker 5 vorgesehen, deren Eingangselektrode gegen das @ e'tz ,l g:nügend positiv gehalten ist, so daß alle Elektronen in den Vervielfacher gezogen «-erden. Andererseits kann man aber auch das Netz q. selbst sekundäremittierend ausbilden und damit zur Vervielfachung heranziehen.
• Die Anordnung ist gegebenenfalls auch dahingehend abzuändern, daß an die Stelle des Netzes d. ein metallischer Wandbelag oder irgendeine andere geeignete Absaugelektrode tritt. Eine #'#@etzelektrode hat jedoch den Vorzug, dali dabei mit geringen Spannungen ein verhältnismäßig hohes und über die gesamte Mosaikfläche gleichmäßiges Zugfeld erzeugt «-erden kann, ohne daß eine nennenswerte Lichtabsorption eintritt. :auf der dein Bildwurf entgegengesetzten Seite der -Mosaikelektrode sind zur Abtastung in bekannter Weise ein StrahlerzeugungssVstem 6 und z«-ei Ablenksysteme 7 vorgesehen.
• Die Mosaikplatt:c der Fig. 2 besteht aus einer Isolierschicht i i und einem darauf befindlichen Metallneu 12. Um einen guten hontäl;t zwischen beiden herzustellen, kann es zweckmäßig sein, das N-tz mittelst einer Spannvorrichtung gegen die iso'.ierschicht zu pressen und diese etwas gewölbt auszubilden. Eine geringe Krümmung der -Mosaikplatte hat auf die Bildgüte keinen wesentlichen Einfluß. Das beispielsweise aus Silber bestehende, Netz 1a wird zunächst gephittet. Als Substanzen für die Isolierschicht kommen Gliminer, Glas oder Quarz in Betracht. Auf dieses System wird nim von der Seite, auf der sich das Netz b--findet, Metall, vorzugsweise Silber, aufgedampft, das sich zwischen den Netzmaschen in Form undurchsichtiger Elemente 13 auf- der Isolation ii niederschlägt, die sowohl gegeneinander und infolge der Schattenwirkung des Netzes 12 auch gegen .dieses isoliert sind. Jedes der Elemente i3 entspricht einem Bildpunkt. Die andere Seite der Glimmerplatte i i ist mit einer flnoreszenzfähigen Schicht 14 überzogen, die beim Betrieb der Senderöhre vom abtastenden Kathodenstrahl beeindruckt wird. Die Glimmerplatte i i ist in dem dargestellten Fall als Doppelschicht ausgeführt. Zwischen den beiden Schichten b;-findet sich eine durchsichtige Metallisierung 16, die zur Erhöhung der Kapazität der Mosaikelemente 13 dient.
• Nach dem Einbau in die Röhre'wird in üblicher Weise eine Oxydation und eine Formierung der Elemente 13 auf hohe Photoempfindlichkeit durchgeführt. Erfindungsgemäß erstreckt sich dieses Verfahren nun nicht allein auf die Elemente 13, sondern auch auf die Teile der Netzoberfläche, die .der Isolationsschicht am nächsten liegen. Hierzu sind im allgemeinen keine besonderen Maßnahmen nötig, da bei der gebräuchlichen Oxydation sowohl die Elemente 13 als auch die Oberfläche der Netzdrähte 12 oxydiert werden, so daß bei der Caesiumbehandlung in beiden Fällen aktivierte Oberflächen entstehen.
• Beim Betrieb der Röhre spielen sich dann folgende Vorgänge ab. Infolge der Belichtung werden auf den Elementen. 13 Photoelektronen ausgelöst, die sofort in Richtung auf das Netz 4 abgesaugt werden. Die Verhältnisse werden zw eckmäßig so gewählt, daß,die Aufladung nur einige Volt beträgt. Um auch bei stärkeren Belichtungen dieses Maß .nicht zu überschreiten, ist die bereits erwähnte Metallisierung 16 vorgesehen. Trifft nun der im linken Teil der Röhre erzeugte Kathodenstrahl auf die Leuchtschicht 14, so entsteht Licht, welches an den mit 15 bezeichneten Stellen der inneren. Oberfläche des Netzes 12 Photoelektronen erzeugt, die erfindungsgemäß zur Abtastung benutzt werden. Die bei 15 erzeugte Emission kann als zeitlich konstant angenommen werden. Sie wird zum Teil auf die- Elemente 13 gehen (punktierte Linien) und dort die Aufladung neutralisieren, während der Rest in Richtung auf das Netz 4 abgesaugt wird. An diesem Netz bzw. an dem Sekundärverstärker 5 kann dann ein Bildstrom abgenommen werden, dessen Stärke stets entgegengesetzt .der Helligkeit des betreffenden Bildpunktes schwankt.
• Dadurch, daß die Aufladung der Elemente nicht über etwa 5 Volt hinausgeht und somit auch die Auftreffgeschwindigkeit der Abtastelektronen unter diesem Wert bleibt, wird -die Sekundäremission praktisch vollständig unterbunden. Die Speicherwirkung wird aber fast restlos ausgenutzt, da eine seitliche Streuung der Elektronen durch das starke Saugfeld und die gegenseitige Abschirmung der Elemente unmöglich gemacht ist. Der Wirkungsgrad wird nur deswegen etwas unter dem Wert ioo°/o bleiben, weil die Neutralisierung der Aufladungen zweckmäßig nicht vollständig, sondern nur bis auf einen Restwert von z. B. 10% vorgenommen wird. Eine noch weitergehende Abtastung würde die Bildsignale nicht wesentlich verstärken, wohl aber den Schrotpegel der Röhre stark vergrößern, da nunmehr der Hauptanteil des bei 15 erzeugten Photostroms zum Netz 4 geht.
• Fig. 3 zeigt eine in den wesentlichen Zügen gleiche Anordnung, bei der jedoch die Mosaikelemente 13 knopfähnlich ausgebildet und nur auf ihrer Stirnseite photoelektrisch formiert sind. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Elemente in der Hauptsache aus einem schwer oxydierheren Metall beistehen und nur an der dem Bildwurf zugewandten Oberfläche eine Silberschicht tragen. Bei der Sauerstoffbehandlung wird dann die Stirnfläche in Silberoxyd umgewandelt, während die Seitenflächen metallisch bleiben und eine schlecht emittierende Oberfläche liefern. Die Abtastel@ektronen werden bei dieser Anärdnung im wesentlichen auf die nicht formierten Seitenflächen auftreffen und auf diesen noch weniger Sekundärelektronen erzeugen als im Falle der Fig. 2.
• Es kann zweckmäßig sein, das Entstehen einer stark photoempfindlichen Oberfläche auf der. rechten Seite des Netzes 12 zu verhindern, da dann der Schrotpegel des Ausgangs niedriger liegt. Hierfür kann eine mechanische Abdeckung während der Silberaüfdampfung7 bzw. der Oxydation benutzt werden, die dann wieder entfernt wird.
• Unter Umständen wird es schwierig sein, .die verdeckt liegenden Stellen 15 über die ganze Mosaikfläche gleichmäßig zu formieren. Um dennoch durch das Abtastlicht überall gleichviel Elektronen auszulösen, kann das Netz i2 aus einem schwer oxydierbaren Metall, Nickel, Molybdän, Platin, hergestellt werden. Bei der Sauerstoffbehandlung der Elemente 13 bleibt die Netzoberfläche dann metallisch, so daß sich nach der Caesiumeinbringung auf 12 eine Oberfläche wesentlich größerer Austrittsarbeit ergibt als bei den. Elementen 13. Die Oberfläche von 12 spricht dann auf Licht normaler Wellenlänge nicht an. Die Abtastung erfolgt in diesem Fall kurzwelligem, insbesondere ultraviolettem Licht. Zu diesem Zweck wird die Leuchtsubstanz so gewählt,*daß sie in dem Spektralbereich, der sich an den für das Bildlicht benutzten unterhalb anschließt, hauptsächlich oder zumindest ausreichend Licht aussendet. Bei dieser Anardnung wird zugleich der Vorteil gewonnen, daß die Oberfläche des Netzes 12 für das Bildlicht unempfindlich ist.
• Um die Speicherwirkung voll auszunutzen, wird als Leuchtschicht 14 ein möglichst nachleuchtfreies Fluoreszenzmaterial benutzt. Die Glimmerplatte i i wird möglichst dünn gewählt, z. B. 11100 mm, damit keine nennenswerte seitliche Lichtstreuung auftritt. Wird eine Mosaikplatte von -etwa 9 # i i cm Fläche benutzt, so müssen. die Elemente 13 bei 441 Zeilen etii a die Größe 0,2 # o,2 mm besitzen. Dementsprechend ist ,die Feinheit des Netzes zu wählen. Statt die Leuchtschicht i.1. mit einem Kathodenstrahl abzutasten, kann. auch der Leuchtschirm einer getrennten Braunschen Röhre in die Ebene des Netzes 12 optisch abgebildet werden. Auf den Leuchtschirm dieser Röhre wird in bekannter Weise ein Raster konstanter Intensität geschrieben, so daß an den ;Stellen 15 punktweise Photoelektronen ausgelöst werden. Die Leuchtschicht 14 kann dann fortfallen.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Bildzerlegerröhre mit Photoelektronenabtastung einer einseitigen Mosaikelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Mosaikelemente auf einer durchsichtigen Isolierschicht in den Öffnungen eines auf dieser Isolierschicht befindlichen Gitters angeordnet sind, das an den der Isolierschicht bzw. den Mosaikelementen unmittelbar benachbarten Stellen photoelektrisch empfindlich ist, und daß die Abtastung durch einen die Isolierschicht durchsetzenden Lichtstrahl erfolgt.
2. 2. Mosaikelektrode für eine Bildzerlegerröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht auf der dem Netz entgegengesetzten Seite eine Leuchtschicht trägt, die punktweise durch einen Kathodenstrahl zum Leuchten angeregt wird.
3. 3. Mosaikelektrode für eine Bildzerlegerröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht aus zwei Schichten besteht, zwischen denen sich eine durchsichtige Metallisierung befindet.
4. 4.. Mosaikelektrode füreine Bildzerlegerröhre nach Anspruch i, in der die Abtastung mit ultraviolettem Licht vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Netz aus einem in einer Glimmentladung schwer oxydierbaren Metall besteht.
5. 5. Mosaikelektrode für eine Bi,ldzerlegerröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das der Isolierschicht anliegende metallische Netz auf der der Isolierschicht abgewandten Seite nichtemittierend ausgebildet ist.
6. 6. Verfahren zur Herstellung einer Mosaikelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mosaikelemente durch das der Isolierschicht anliegende Gitter hindurch aufgedampft werden. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: französische Patentschrift . . Nr. 816 963; britische Patentschriften .. . - 446585, 455 356, 464 919, 4o6 353.