DE744196C

DE744196C - Cathode ray tubes in which a z. B. intensity-controlled electron beam generates a charge image on an insulator

Info

Publication number: DE744196C
Application number: DEF85198D
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Werner Paehr; Dr Heinrich Struebig
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1938-06-24
Filing date: 1938-06-24
Publication date: 1944-01-12

Description

Kathodenstrahlröhre, bei der ein z. B. intensitätsgesteuerter Elektronenstrahl auf einem Isolator ein Ladungsbild erzeigt Die Erfindung bezieht sich auf Braunsche Röhren, insbesondere für Fernsehzwecke, bei denen durch einen z. B. intensitätsgesteuerten Kathodenstrahl das auf einem Isolator aufgezeichnete Ladungsbild durch Aufstäuben kleinster Körperchen sichtbar gemacht wird.Cathode ray tube in which a z. B. intensity-controlled electron beam shows a charge image on an insulator. The invention relates to Braunsche Tubes, especially for television purposes, in which a z. B. intensity-controlled Cathode ray the charge image recorded on an insulator by sputtering smallest corpuscles is made visible.

Es ist bekannt, ein durch einen Kathodenstrahl auf einen Isolator, z. B. den Glasboden einer Braunschen Röhre, aufgezeichnetes Ladungsbild durch Aufstäuben von z. B. Bärlappsamen auf der der Kathode abgewandten Seite sichtbar zu machen. Da die Aufstäubung von außen erfolgt, erhält man je nach der Stärke der Isolierschicht ein mehr oder weniger stark verwaschenes Bild. Zur Neutralisation der Ladung läßt man bei dem Isolator eine geringe Leitfähigkeit zu, die abermals eine Verwaschung bedingt, oder aber man verwendet einen zweiten Elektronenstrahl zur Löschung. Bei einer anderen bekannten Ausführungsform erfolgt die Aufzeichnung des Ladungsbildes ebenfalls auf einem Träger mit Leitfähigkeit. Hierbei soll die Leitfähigkeit genügend groß sein, damit die elektrische Ladung den Wandungsteil derRöhre, auf dem das Ladungsbild entsteht, durchdringen kann. Hiermit ist aber automatisch auch eine ebenso gute Querleitfähigkeit verbunden, die ein Verwaschen des entstehenden Bildes zur Folge hat. Andernfalls müßte man zur Anwendung einer sog. doppelseitigen Mosaikelektrode schreiten, die schwer herstellbar und zum Abschluß eines Vakuumgefäßes denkbar ungünstig ist. Es ist auch bekannt, das Ladungs-bild durch eine im richtigen Zeitpunkt einsetzende Ionisation zu löschen. Dies setzt aber eine Kathodenstrahlröhre mit Gasfüllung voraus, die bekanntlich gegenüber einer Hochvakuumentladungsröhre große Nachteile aufweist.It is known to apply a cathode ray to an insulator, e.g. B. the glass bottom of a Braun tube, recorded charge image by sputtering z. B. to make Bärlappsamen visible on the side facing away from the cathode. Since the sputtering takes place from the outside, a more or less blurred image is obtained depending on the thickness of the insulating layer. To neutralize the charge, the insulator is allowed to have a low conductivity, which again causes blurring, or a second electron beam is used for extinction. In another known embodiment, the charge image is also recorded on a carrier with conductivity. In this case, the conductivity should be sufficiently high that the electrical charge can penetrate the wall part of the tube on which the charge image is created. However, this also automatically results in an equally good transverse conductivity, which results in a blurring of the resulting image. Otherwise one would have to use what is known as a double-sided mosaic electrode, which is difficult to manufacture and extremely unfavorable for closing a vacuum vessel. It is also known that the charge image can be erased by ionization starting at the right point in time. However, this requires a cathode ray tube with a gas filling, which is known to have major disadvantages compared to a high vacuum discharge tube.

Bei einer Kathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung treten die geschilderten Nachteile nicht auf. Bei ihr wird dem Isolator, auf dem das Ladungsbild erzeugt und durch Aufstäuben sichtbar gemacht wird, eine auf hohem positivem Potential liegende Elektrode derart vorgelagert, daß sie die Teilchen auflädt. Außerdem ist die Spannung dieser Elektrode derart gewählt, daß der von ihr beschleunigte Elektronenstrahl den Isolator entgegengesetzt aufzuladen sucht. Hierbei wird erreicht, daß ein scharfes, unverwaschenes Bild entsteht, das sich besonders gut zur Projektion, und zwar sowohl zur diaskopischen als auch zur episkopischen eignet. Weiterhin aber erreicht man, daß das Ladungsbild durch die das Bild sichtbar machenden Teilchen gelöscht wird.In a cathode ray tube according to the invention, the described occur Disadvantages do not arise. With her is the insulator on which the charge image is generated and made visible by dusting, one with a high positive potential lying electrode upstream in such a way that it charges the particles. Also is the voltage of this electrode is chosen such that the electron beam accelerated by it seeks to charge the isolator in the opposite direction. This ensures that a sharp, The result is an unwashed image that is particularly good for projection, both suitable for diascopic as well as episcopic. But furthermore one achieves that the charge image is erased by the particles making the image visible.

Die Wirkungsweise der Anordnung möge durch folgende Überlegungen veranschaulicht werden: Theoretisch könnem sich auf der Oberfläche des Isolators zwei stabile Zustände des Potentials ausbilden. Der eine ist durch das Gleichgewichtspotential gegeben, das sich durch die Sekundäremission einstellt. Er würde dann eintreten, wenn der Isolator nur durch den Kathodenstrahl überstrichen würde. Der zweite stabile Zustand könnte sich ausbilden, wenn der Kathodenstrahl ausgeschaltet würde und die Teilchen auf den Schirm gelangen. Der Isolator würde sich dann auf das Potential der Elektroden aufladen, von denen die Teilchen ihre Ladung beziehen.The mode of operation of the arrangement may be illustrated by the following considerations be: Theoretically, two stable states can exist on the surface of the insulator of potential. One is given by the equilibrium potential, which occurs through the secondary emission. He would come in when the Insulator would only be swept over by the cathode ray. The second stable state could develop if the cathode ray were switched off and the particles get on the screen. The insulator would then focus on the potential of the electrodes charge, from which the particles get their charge.

Das Sekundäremissionsgleichgewicht und der dadurch bedingte stabile Zustand kommt in folgender Weise zustande: Bekanntlich erhält man beim Auftragen des Sekundäremissionskoeffizienten in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Primärelektronen eine Kurve, die zunächst vom Nullpunkt ansteigt und die Linie des Sekundäremissionskoeffizienteni überschreitet. Bei der für den Schnittpunkt geltenden Primärelektronengeschwindigkeit ist demnach die Zahl der ausgelösten Sekundärelektronen gleich der Zahl der auftreffenden Primärelektronen. Die Kurve steigt dann bis zu einem Maximum an und fällt in der Folge wieder ab. Hierbei wird die Linie des Sekundäremissionskoeffizienten i ein zweites Mal überschritten. Auch an dieser Stelle ist also die Zahl der Sekundärelektronen gleich der der Primärelektronen. Bei Glas als Isolator liegt dieser zweite Schnittpun4t etwa bei 5ooo Volt. Wird nun der Isolator mit Elektronen höherer Geschwindigkeit beschossen, so werden, da an dieser Stelle die Kurve unterhalb der Einslinie verläuft, weniger Sekundärelektronen ausgelöst, als Primärelektronen auftreffen. Der Isolator muß daher zwangsläufig negativer werden, und zwar so lange, bis die auftreffenden Elektronen so stark abgebremst werden, daß sie nur noch mit der Geschwindigkeit auftreffen, die. dem zweiten Schnittpunkt mit der Einslinie entspricht. Ist dieser Punkt erreicht, so wird wiederum ein Sekundärelektron durch jedes Primärelektron ausgelöst, und das Potential des Isolators bleibt stehen. Dieses Potential ist unabhängig von dem der die Sekundärelektronen aufnehmenden Sammelelektrode und hat gegenüber der Kathode einen festen Wert.The secondary emission equilibrium and the stable state caused by it come about in the following way: As is well known, when plotting the secondary emission coefficient as a function of the speed of the primary electrons, a curve is obtained that initially rises from zero and crosses the line of the secondary emission coefficient. At the primary electron velocity applicable to the point of intersection, the number of secondary electrons released is therefore equal to the number of primary electrons that strike. The curve then rises to a maximum and then falls again. Here, the line of the secondary emission coefficient i is exceeded a second time. At this point, too, the number of secondary electrons is equal to that of primary electrons. In the case of glass as an insulator, this second intersection is around 5,000 volts. If the insulator is now bombarded with electrons at a higher speed, since the curve runs below the one line at this point, fewer secondary electrons are released than the primary electrons hit. The insulator must therefore inevitably become more negative, until the impinging electrons are decelerated so much that they only hit the speed that. corresponds to the second intersection with the one line. When this point is reached, a secondary electron is triggered again by each primary electron and the potential of the insulator remains. This potential is independent of that of the collecting electrode receiving the secondary electrons and has a fixed value compared to the cathode.

Während der auftreffende Kathodenstrahl das Potential des Isolators auf einen festen Wert, z. B. 5ooo Volt, zu bringen trachtet, hängt die Höhe des zweiten stabilen Zustandes vom Potential der Elektrode ab, durch die die Teilchen geladen werden.. Diese liegt zweckmäßig auf Anodenpotential, z. B. auf 40 00o Volt. Die geladenen Teilchen können so lange zum Isolator fliegen, als ein Zugfeld besteht, diesen also ebenfalls auf ungefähr 40 000 Volt aufladen. Die Teilchen werden zu einer in ihrem Potential durch den Kathodenstrahl herabgesetzten Stelle des Isolators herangezogen, neutralisieren die durch den Kathodenstrahl aufgebrachte Ladung und springen wieder ab.While the incident cathode ray raises the potential of the insulator to a fixed value, e.g. B. 5000 volts, the level of the second stable state depends on the potential of the electrode through which the particles are charged. B. to 40,000 volts. The charged particles can fly to the insulator as long as there is a tensile field, which means that they can also charge it to around 40,000 volts. The particles are drawn to a point on the insulator whose potential is reduced by the cathode ray, neutralize the charge applied by the cathode ray and jump off again.

Der Teilchenstrom kann den Raum zwischen Isolator und Elektrode kontinuierlich durchfließen, z. B. also quer zur Strahlrichtung, oder er kann im Rhythmus des Bildwechsels unterbrochen werden. Das An- und Abspringen der Teilchen geschieht im elektrischen Feld. Um allen Flächenteilen die gleiche Kapazität zu geben, kann gemäß der Erfindung auf der der Kathode abgewandten Seite des Isolators eine Metallbelegung oder ein Metallnetz vorgesehen werden.The particle flow can move the space between the insulator and the electrode continuously flow through, e.g. B. so transversely to the beam direction, or it can be in the rhythm of the image change to be interrupted. The particles jump on and off in an electrical way Field. In order to give all surface parts the same capacity, according to the invention on the side of the insulator facing away from the cathode, a metal coating or a Metal mesh can be provided.

An Hand eines Ausführungsbeispiels, das in der Figur dargestellt ist, sei die Erfindung näher erläutert. Das Vakuumgefäß i enthält in üb- ! licher Weise ein Strahlerzeugungs- und Ablenksystem 2 und ist durch eine. Planglasplatte 3 parallel zu der ein Netz 4 angeordnet ist, abgeschlossen. Die Teilchen aus leitendem oder halbleitendem Stoff, z. B. Metall oder Graphit, sind mit 5 bezeichnet. Auf der Außenseite der Planglasplatte ist eine Metallisierung oder ein Netz 6 angebracht.On the basis of an embodiment that is shown in the figure, the invention is explained in more detail. The vacuum vessel i contains in excess! in a way a beam generation and deflection system 2 and is through a. Plane glass plate 3 parallel to which a network 4 is arranged, completed. The particles of conductive or semiconducting material, e.g. B. metal or graphite are denoted by 5. On the outside a metallization or a net 6 is attached to the plane glass plate.

Die Röhre wird wie folgt betrieben: Während der Aufnahme der Bildsignale liegt das Netz ¢ auf Anodenpotential. Während des.Bildrücklaufs hingegen wird es auf höheres positives Potential als die Anode gebracht. In diesem Augenblick fliegen alle Teilchen zum Netz 4, werden dort positiv aufgeladen und streben wieder der Planglasplatte zu. Der Abstand zwischen dem Netz 4 und der Planglasplatte ist zweckmäßig so gewählt, daß die Teilchen während einer Bilddauer, also z. B. während x/25 Sekunde, nicht bis auf die Planglasplatte 3 fallen können. An den Stellen, an denen der auftreffende Kathodenstrahl das Glas 3 aufgeladen hat, herrscht ein zusätzliches Feld, so daß die Teilchen dort bis zum Glas gelangen und so das entstehende Ladungsbild sichtbar machen. Ist der Abstand kleiner, so werden zwar alle Teilchen auf den Isolator auftreffen, es wird aber zu den vom Strahl getroffenen Stellen des Schirms ein stärkerer weiterer Teilchenstrom herangezogen, so daß der Teilchenstrom in seiner Dichte gesteuert ist. Auch auf diese Weise wird ein. projizierbares Bild gewonnen. Teilchen, die im Fluge vom Kathodenstrahl direkt getroffen werden, fliegen unmittelbar wieder zum Netz zurück, wo sie erneut geladen werden.The tube is operated as follows: While the image signals are being recorded if the network ¢ is at anode potential. On the other hand, it becomes brought to a higher positive potential than the anode. Fly right now all particles to the network 4, are positively charged there and strive for the again Plane glass plate closed. The distance between the network 4 and the flat glass plate is appropriate chosen so that the particles during an image duration, so z. B. for x / 25 seconds, cannot fall onto the flat glass plate 3. In the places where the hitting Cathode ray has charged the glass 3, there is an additional field, so that the particles reach the glass there and the resulting charge pattern becomes visible do. If the distance is smaller, all particles will hit the insulator, it however, in addition to the points on the screen hit by the beam, another stronger one Particle flow used, so that the particle flow is controlled in its density is. Also in this way becomes a. projectable image obtained. Particles that are hit directly by the cathode ray in flight, fly again immediately back to the network, where they will be reloaded.

Zur episkopischen Projektion wird man zweckmäßig reflektierende Teilchen verwenden. Andererseits ist die Dichte der praktisch stets schwebenden Teilchen überall so homogen, daß auch eine Diaprojektion durchaus möglich ist.Reflective particles are expediently used for episcopic projection use. On the other hand, there is the density of particles that are practically always floating everywhere so homogeneous that a slide projection is quite possible.

Claims

PATENT CLAIMS: _. Cathode ray tube in which a z. B. intensity-controlled electron beam generates a charge image on an insulator, which is made visible by sputtering charged particles of opposite potential, especially for television purposes, characterized in that the insulator is upstream of an electrode at a high positive potential in such a way that it charges the particles and that the voltage of this electrode is chosen such that the electron beam accelerated by it tries to charge the insulator in the opposite direction to it.

2. Cathode ray tube according to claim x, characterized in that the space between the insulator and the electrode is continuously traversed by a stream of particles.

3. Cathode ray tube after Claim z for use for television purposes, characterized in that the particle flow is interrupted in the rhythm of the picture change.

4. Cathode ray tube after one of the preceding claims, characterized in that on that of the cathode facing away from the insulator, a metal coating or a network is provided.

5. Cathode ray tube according to one of the preceding claims, characterized in that that parallel to the preferably planar insulator plate, for. B. to the tube bottom, a Network is arranged that charges the particles.

6. Cathode ray tube according to claim 3 and 5 for use for television purposes, characterized in that when the tube is stored vertically with the bottom down, the distance of the network from the insulator plate is so great that the particles cannot fall onto the insulator plate during a picture period and that the mesh is made positive so strongly during image retrace that the particles are drawn away from the isolator plate. To distinguish the subject matter of the application from the state of the art, the following documents were considered in the grant procedure: French patent specification .... No. 804 151; Austrian 149 6 = o; USA. 1818769; Popular Wireless, Sept. 18, 1937, p. 37, fig. 2.