DE753637C - Verfahren zum Betrieb von Bildspeicherroehren, vorzugsweise mit einseitiger Speicherelektrode - Google Patents

Description

Bei den bekannten Bildspeicherröhren wird ein lichtelektrisch empfindliches, auf einer Isolierplatte angebrachtes Mosaik von einem Kathodenstrahl abgetastet. Die Wirkungsweise eines solchen Gerätes hat man sich wie folgt vorzustellen:

Wenn ein Bildelement vom Abtaststrahl getroffen wird, stellt sich auf ihm ein Gleichgewichtspotential ein, das wegen der Anlaufgeschwindigkeit der vom Abtaststrahl ausgelösten Sekundärelektronen um einige Volt positiver ist als die Absauganode für die

Sekundärelektronen. Bei der Erzeugung des Gleichgewichtspotentials wird nun aber nur ein Teil der an einem Bildelement ausgelösten Sekundärelektronen für die Umladung des Mosaiks benutzt, der andere Teil streut über das gesamte Mosaik und macht andere, beim Abtasten positiv gewordene Bildelemente bis zu einer Grenze immer negativer. Während einer Bildabtastung sinkt daher das Potential eines einzelnen Bildelementes von der um einige Volt positiveren Spannung gegenüber der Anode allmählich auf eine etwas negativere

Spannung ab. Wird nun gleichzeitig auf dem Mosaik ein optisches Bild entworfen, so werden die ausgelösten Photoelektronen nur in dem letzten Zeitintervall vor Beginn einer neuen Abtastung und auch dann nur zu einem gewissen Bruchteil die Mosaikfläche endgültig verlassen. Es läßt sich jedoch nachweisen, daß auch dann, wenn das Potential des Bildelementes während der Belichtung positiv ist, ein Bildeindruck zustande kommt, da in diesem Falle die ausgelösten Photoelektronen zwar nicht zur Anode gelangen, wohl aber auf dem Mosaik selbst zwischen benachbarten Teilen verschieden starker Belichtung ausgetauscht werden. Es ist ersichtlich und wird durch die Praxis auch bestätigt, daß durch den allgemeinen Elektronenregen, der einerseits beim Abtasten, andererseits bei der Belichtung sich über das ganze Mosaik ergießt, eine starke Verwaschung des Bildeindrucks zustande kommt, der zu einer erheblichen Verminderung der theoretisch erreichbaren Ausbeuten führt.

Außerdem ist der allgemeine Elektronenregen wegen der geringen Geschwindigkeit der Elektronen sehr stark dem Einfluß äußerer Felder, insbesondere auch dem des magnetischen Erdfeldes, unterworfen. Dies führt besonders bei höheren Strahlströmen, wie sie bei sehr hoher Photoempfindlichkeit zur Abtastung erforderlich sind, zu einer starken Bevorzugung einzelner Stücke der Mosaikplatte. Man ist deshalb genötigt, komplizierte Kompensationsvorrichtungen anzubringen, um diese Störungen zu beseitigen. Man hat aus diesem Grunde schon als Dielektrikum für die Mosaikelektrode nicht einen reinen Isolator, sondern einen HaIbleiter verwendet und durch Anlegen einer Spannung zwischen der Anode und der metallischen Signalplatte ein stärkeres Feld zwischen den Mosaikelementen und der Anode erzeugt, so daß die entstehenden . 45 Elektronen abgesaugt werden. Es ist auch bekannt, eine Bildspeicherröhre mit einer Betriebsspannung zu betreiben, die so gewählt ist, daß die Zahl der ausgelösten Sekundärelektronen gleich oder kleiner als die Primärelektronenzahl ist.

Ferner sind doppelseitige Mosaikelektroden bekannt, bei denen jedes Mosaikteilchen durch die Speicherplatte hindurchgeführt ist. Auf der einen Seite erfolgt die Abtastung, die allerdings die obenerwähnten Mängel immer noch besitzt; auf der anderen Seite aber können durch ein starkes Saugfeld wenigstens die Photoelektronen restlos abgesaugt werden.

Die vorliegende Erfindung hat nun zum Ziel, die erwähnten Schwierigkeiten auf einem anderen, einfacheren Wege zu beseitigen. Gemäß der Erfindung wird eine Bildspeicherröhre, bei der die Zahl der durch den Abtaststrahl auf der Speicherelektrode ausgelösten Sekundärelektronen größer als die Zahl der auftreffenden Primärelektronen ist, in der Weise betrieben, daß die Auftreffgeschwindigkeit des Abtaststrahls und bzw. oder die Oberfläche der Speicherelektrode derart gewählt sind, daß die Zahl der ausgelösten Sekundärelektronen weniger als das Doppelte der auftreffenden Primärelektronen beträgt. Dies kann durch geeignete Wahl der Auftreffgeschwindigkeit der Elektronen des Abtast-Strahls erreicht werden oder auch dadurch, daß dem Mosaik Teile von sehr kleiner Sekundäremission, z. B. Graphit, zugesetzt werden oder aber auch durch Kombination beider Maßnahmen. Das Verfahren hat gegenüber der Verwendung eines Halbleiters den Vorteil, daß die Erzeugung einer bestimmten Zeitkonstante für den Kondensator, der aus dem halbleitenden Dielektrikum, einer metallisierten Fläche auf der einen Seite (der sog. Signalplatte) und den Mosaikteilchen auf der anderen Seite besteht, nicht erforderlich ist. Außerdem findet eine noch vollkommenere Speicherung der durch den Photoeffekt erzeugten Ladungen statt, da keine Verluste durch die Leitfähigkeit des Halbleiters auftreten. Gegenüber der Verwendung eines doppelseitigen. Mosaiks wird der Vorteil gewonnen, daß die sehr schwierige Herstellung einer solchen Platte fortfällt. Der mit dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren zu erreichende Vorteil liegt darin begründet, daß dadurch, daß die Zahl der ausgelösten Sekundärelektronen nur höchstens doppelt so groß ist wie die Zahl der Primärelektronen, zur Herstellung des Gleichgewichtspotentials die Mehrzahl der ausgelösten Sekundärelektronen zur Anode übergeht, was andererseits eine hohe Absaugspannung für die Photoelektronen voraussetzt. Nimmt man z. B. an, daß das Zahlenverhältnis der Sekundär- zu den Primärelektronen etwa 10 :9 beträgt, so müssen zur Herstellung des Gleichgewichtspotentials etwa 90 % der gesamten ausgelösten Sekundärelektronen zur Anode gelangen. Denn nur dann wird die durch die Strahlelektronen zugeführte Ladung durch gleich viel fortgehende Sekundärelektronen wieder aufgehoben. Damit aber diese 90% aller Sekundärelektronen zur Anode kommen, muß das Element zwangsläufig eine deutlich negative Spannung gegenüber der Anode annehmen. Dies hat aber jetzt zur Folge, daß auch etwa 90% aller ausgelösten Photoelektronen zur Anode gelangen. Es wird also erreicht, daß der Elektronenregen auf ein nicht mehr störendes Mindestmaß herab-

gedrückt wird und daß die ausgelösten Photoelektronen nahezu restlos zur Speicherung ausgenutzt werden.

Es ist für den beschriebenen Vorgang belanglos, daß im Prinzip ein kleiner Teil der ausgelösten Sekundärelektronen immer noch auf benachbarte Mosaikelemente zurückfallen kann. Für den Wert des Gleichgewichtspotentials spielen diese Elektronen keine Rolle, da,

ίο was für das einzelne Element gilt, auch für das gesamte Mosaik richtig bleiben muß. Aus der Tatsache, daß 90% aller Sekundärelektronen vom Mosaik fortgehen müssen, folgt notwendig, daß sich zwischen ihm und der Anode eine so hohe Spannungsdifferenz einstellt, daß der Sekundärelektronenstrom annähernd gesättigt ist.

Für den Sekundäremissionsfaktor ist nicht die stark photoempfindliche Oberfläche der zumeist Cäsium enthaltenden Mosaikelemente allein maßgebend, sondern auch das Sekundäremissionsvermögen der isolierenden Mosaikunterlage, z. B. Glimmer. Infolgedessen wird es auch bei höchster Photoempfindlichkeit möglich sein, mit noch erträglich niedrigen Strahlspannungen die mittlere Sekundäremission auf genügend kleine Werte herabzudrücken. Noch sicherer kann diese Schwierigkeit überwunden werden, wenn eine Röhre mit von der Photokathode getrennter Speicherelektrode verwendet wird, wie solche Röhren allgemein bekannt sind. Die Speicherelektrode kann dann allein unter dem Gesichtspunkt der gewünschten Sekundäremission gewählt werden, ohne Rücksicht auf die photoelektrische Empfindlichkeit. Bei einem Material genügend hohen Widerstandes für die Speicherelektrode, kann sogar eine Unterteilung in getrennte Mosaikelemente fortfallen. Eine gleichmäßige Isolieroberfläche, die sich bei Elektronenbeschuß sowohl nach positiven als auch nach negativen Werten hin umladen läßt und bei der Abtastung einen genügend nahe bei 1 liegenden Sekundäremissionsfaktor besitzt, erfüllt alle Anforderungen.

Es ist grundsätzlich auch möglich, das erfindungsgemäße Betriebsverfahren auf Speicherröhren mit doppelseitigen Mosaikplatten anzuwenden. Hierbei würde sich gegenüber den bekannten Rohren dieser Art zwar auch keine Verbesserungen für die Photoelektronen ergeben, wohl aber würde eine Streuung der auf der Abtastseite entstehenden Sekundärelektronen unterdrückt.

Unter Umständen ist es erforderlich, die Röhrenkonstruktion gegenüber den bekannten Anordnungen (z. B. durch Abrundung der Elektronenkanten, Abschirmung der Röhrenwand gegen Sekundärelektronen, große Isolationswege zwischen den Hochspannung führenden Elektroden) so abzuändern, daß unbedenklich sehr hohe Strahlspannungen von der Größenordnung 5000 Volt angewendet werden können. Es wird dann auf dem absteigenden Teil der Sekundäremissionskurve in der Nähe des oberen Einspunktes gearbeitet. Grundsätzlich kann auch am unteren Einspunkt gearbeitet werden, jedoch mit dem Nachteil, daß die Strahlbündelung vielfach schwierig werden wird. Es kann ferner zweckmäßig sein, an Stelle der hoch sekundäremittierenden S ilberoxy d-Cäsiumelemente unter Verwendung von Wismut oder Antimon hergestellte Schichten zu verwenden.

Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel eine Röhre zur Durchführung der Erfindung. In der Röhre 1 ist die Mosaikplatte 2 angeordnet, auf die mittels der Linse 3 der zu übertragende Gegenstand geworfen wird. Die Sekundär- und Photoelektronen werden nach einer als Wandbelag ausgebildeten Anode 4 abgesaugt. Mit 5, 6 ist das Strahlerzeugungssystem bezeichnet, dessen Elektroden zur Vermeidung übermäßiger Oberflächenfeldstärken abgerundet sind. 5 ist der Wehneltzylinder, der mit einem zur Abschirmung dienenden Ansatzzylinder versehen ist, der seinerseits auf ein mit dem Quetschfuß verschmolzenes Glasrohr aufgeschoben go ist. In ähnlicher Weise ist die Anode 6 ausgebildet. Der mit ihr verbundene, in Richtung auf die Mosaikplatte weisende ebenfalls metallische Zylinder ist auf ein Glasrohr aufgeschoben, welches bei 7 mit der Röhrenwandung verschmolzen ist. Der Anodenbelag 4 erstreckt sich bis in das Innere dieses Glasrohres und stellt hier den Kontakt mit der Anode 6 her. Bei der dargestellten Anordnung ist der Isolationsweg zwischen der Kathode und dem Wehneltzylinder 5 einerseits und der Anode 6 andererseits (zwischen diesen beiden Teilen liegt die Hochspannung) sehr groß, so daß keine Überschläge zu befürchten sind. Die Konzentration und die Ablenkung des Elektronenbündels erfolgen mit Hilfe von Magnetspulen, die der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   I. Verfahren zum Betrieb von Bildspeicherröhren, vorzugsweise mit einseitiger Speicherelektrode, bei dem die Zahl der durch den Abtaststrahl auf der Speicherelektrode ausgelösten Sekundärelektronen größer als die Zahl der auftreffenden Primärelektronen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffgeschwindigkeit des Abtaststrahls und bzw. oder die Oberfläche der Speicherelektrode derart gewählt sind, daß die Zahl der ausgelösten Sekundärelektronen weniger als

   das Doppelte der auftreffenden Primärelektronen beträgt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Zahl der ausgelösten Sekundärelektronen zur Zahl der auftreffenden Primärelektronen möglichst nahe an ι liegt, im wesentlichen kleiner als 1,2 ist.
3. 3. Anordnung für das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wehneltzylinder des Strahlerzeugungssystems mit einem zur Abschirmung dienenden zylindrischen Ansatz versehen ist, der auf ein mit dem Quetschfuß verschmolzenes Glasrohr aufgeschoben ist.

   Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

   österreichische Patentschrift Nr. 148648; französische Patentschrift Nr. 794026; französische Zusatzpatentschrift Nr. 48 537; britische Patentschriften Nr. 369 832, 419452, 446661.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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