DE755828C - Kathodenstrahlroehre fuer Fernsehzwecke, bei der ein Gluehschirm von einem modulierten Kathodenstrahl abgetastet wird - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Fernsehwiedergabeeinrichtungen u. dgl. Der Hauptgegenstand der Erfindung ist, eine verbesserte Wiedergabeeinrichtung für Fernsehzweclke u. dgl. anzugeben, mit der Bilder genügender Intensität erzeugt werden können, so daß eine Projektion auf einem großen Schirm möglich ist.

Es sind Oszillographen bzw. Fernsehempfängerröhren bekannt, bei denen der modulierte Kathodenstrahl einen Schirm (Glühschirm) abtastet' und dabei die einzelnen Flächenelemente nach Maßgabe seiner Intensität so stark erhitzt, daß die einzelnen Elemente mit einer Helligkeit entsprechend der Modulation des Kathodenstrahls aufleuchten.

Die Vorteile eines Glühschirms gegenüber einem gewöhnlichen Fluoreszenzschirm liegen vor allen Dingen in der viel größeren Lichtausbeute. Doch klingt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastungen des Elemente die Leuchtintensität, wenn auch mit einer gewissen Verzögerung, ab, so daß das Bild für die Dauer einer Abtastung- nicht gleichmäßig hell bleibt, sondern in seiner Intensität abnimmt, was zu Flimmererseheinungen führt. Außerdem besteht aber auch eine gewisse Verzögerung im Ansprechen auf den abtastenden Kathodenstrahl, weil ja jedes

Element zunächst einmal wieder so stark erhitzt werden muß, daß es überhaupt erst j zum Glühen kommt, was eine gewisse Zeitdauer in Anspruch nimmt.

Diese Nachteile treten bei der Erfindung nicht auf. Dkse besteht in einer Kathodenstrahlempf angsröhre für Fernsehzwecke u. dgl., bei der ein Schirm von einem modulierten Kathodenstrahl abgetastet wird, wobei die

ίο beim Abtasten jedes Schirmelementes durch den Kathodenstrahl ausgelösten Sekundärelektronen durch ein Wechselfeld zwischen dem Schirm und einer zwischen Kathode und Schirm liegenden Elektrode eine intermittierende Elektronenbeschießung des Schirmelementes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastungen hervorrufen.

An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung nun noch genauer beschrieben werden.

In Abb. ι ist das Prinzip der Erfindung rein schematisch dargestellt. Innerhalb einer Kathodenstrahlröhre befindet sich eine Einrichtung zur Erzeugung des Kathodenstrahles i, ferner Ablenkplatten 2 und 3, um den Strahl in zwei zueinander senkrechten Richtungen abzulenken. Der Kathodenstrahl ist durch die strichpunktierte Linie 4 angedeutet. Er tastet den Schirm 5 ab. Dieser Schirm 5 besteht aus Wolframteilchen, die in Kohlenstoff eingebettet sind. An Stelle der elektrostatischen Ablenkung kann auch elektromagnetische Ablenkung angewandt werden für die Ablenkung in einer Richtung oder für die Ablenkung in beiden Richtungen.

Der Schirm 5 wird aus einer Mischung aus Wolframpulver und kolloidalem Graphit hergestellt. Aus dieser Mischung wird eine Paste gebildet, die in die Zwischenräume eines feiiKti Wolframnetzes eingepreßt wird. Als Flüssigkeit für die Pastenbildung wird vorzugsweise eine solche verwendet, die Kaliumsilicat oder Xatriumsilicat enthält, da diese Stoffe gleichzeitig als Bindemittel dienen, wenn das Wasser verdunstet ist. Dem Schirm 5 gegenüber ist eine Gitterelektrode 6 aus Wolframdraht angebracht. Diese Gitterelektrode 6 und der Glühschirm 5 sind parallel zueinander und liegen in einigem Abstand voneinander, z. B. in einem Abstand von 2 bis 3 cm. Es sei erwähnt, daß der in der beschriebenen Weise hergestellte Wolframkohlenstoffschirm eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt, dagegen eine gute elektrische Leitfähigkeit, ferner ist er gegen hohe Temperaturen sehr widerstandsfähig, selbst noch l>ei Temperaturen von der Größenordnung 2700° C.

Beim Betrieb wird die Kathode der Ein- ί richtung zur Erzeugung des Kathodenstrahles auf einem Potential gehalten, das weit unter dem des Schirmes 5 liegt, z. B. auf i — 3000 Volt. Zwischen den Glühschirm 5 und die Gitterelektrode 6 wird eine hochfrequente Schwingung gelegt. Die Amplitude dieser hochfrequenten Schwingung möge etwa 300 Volt betragen. Die Frequenz dieser Schwingungen wird etwa so gewählt, daß sie einer Wellenlänge von ungefähr 3 m entspricht. Bei der in Abb. 1 dargestellten Anordnung wird die hochfrequente Schwingung in einem geeigneten Generator, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, erzeugt und über eine Spule 7. deren Mitte geerdet ist, den Elektroden 5 bzw. 6, die mit den Enden der Spule verbunden sind, zugeführt. Ferner ist eine fokussierende Spule 8 vorgesehen, die sich wenigstens von dein Glühschirm 5 zu der Elektrode 6 hin ausdehnt und die nicht gezeichnete Hülle der'Röhre umgibt. Diese Spule wird mit Gleichstrom gespeist und erzeugt ein starkes Magnetfeld, dessen KratV linien senkrecht zu den parallelen Ebenen der Elektroden 5 und 6 lkgen.

Beim Betrieb der Röhre wird der Glühschirm 5 von dem Kathodenstrahl abgetastet, der in der üblichen Weise intensitätsmoduliert ist. Hie Elektronen dieses Abtaststrahles gehen dabei durch die gitterförmige Elektrode 6 auf den Schirm 5. Infolge der hohen Geschwindigkeit der Elektronen des Kathoden strahle s werden an jeder Stelle des Schirmes 5 beim Abtasten Sekundärelektronen emittiert. Die Intensität der Sekundärelektronenemission eines Flächenelemeiites des Schirmes 5 hängt von der Intensität des auftreffenden Kathoden-Strahles ab. Auf diese Weise wird durch das einmalige Abtasten des Schirmes 5 ein sog. Sekundäremissionsbild, das dem wiederzugebenden Bild entspricht, ■erzeugt. Es sollen nun die Verhältnisse an einem einzelnen Bildelement noch etwas genauer betrachtet werden. Wie bereits ausgeführt, gehen von einem Bildelement Sekundärelektroiien aus, deren Zahl von der Intensität des abtastenden Kathodenstrahles abhängt. Infolge der Wechselspannung«! zwischen dem Glühschirm 5 und der Gitterelektrode 6 werden diese Sekundärelektroneii zunächst auf die Gitterelektrode 6 zufliegen, auf der sie weitere Sekundärelektroneii auslösen, die zurück zu dem Metallschirm 5 beschleunigt werden und dort wieder Sekundärelektronen auslesen usw. Auf diese Weise wird jeder Punkt des Glülischinnes 5 fortgesetzt von Sekundärelektronen bombardiert, nachdem der abtastende Strahl dieses Element verlassen hat. Durch richtige Wahl der verschiedenen elektrischen Größen und ebenso durch geeignete Wahl der hochfrequenten Schwingung und des für die Elektroden verwendeten Materials läßt es sich erreichen, daß ein Element des Schirmes 5 derart mit

Sekundärelektronen bombardiert wird, daß die Intensität bis zur nächsten Abtastung" des betreffenden Elementes stetig im wesentlichen auf Null abnimmt. Es sei noch erwähnt, daß dire Möglichkeit besteht, daß die Sekundäremission zu stark wird, so daß der Schirm 5 und die Elektrode 6 zerstört werden, können. Es ist klar, daß die Bedingungen so gewählt werden müssen, daß dies verhindert wird.

Die Spule 8, die den Raum zwischen dem Schirm 5 und der Gitterelektrode 6 umschließt, ist vorgesehen, um die Sekundärelektronen von einer Elektrode auf die andere zu fokussieren.

is Die günstigsten Bedingungen für den Betrieb der Röhre werden am besten durch Versuche festgestellt. Die graphischen Darstellungen in Abb. 2 und 3 können dabei vorteilhaft verwendet werden, um diese günstigsten Bedingungen zu bestimmen. In Abb. 2 ist eine typische Kurve dargestellt für die Vervielfachung der Elektronen. Als Abszisse ist die Auftreffgeschwindigkeit der Primärelektronen in Volt dargestellt und als Ordinate die Zahl der von dem Schirm 5 je einfallendes Elektron emittierten Elektronen. Wie aus der Abbildung zu erkennen ist, hat die Kurve zwei Punkte X und Y, die Geschwindigkeiten von 900 Volt und 3000 Volt entsprechen, wo die Vervielfachung gerade 1 beträgt. Einer dieser beiden Punkte soll als Arbeitspunkt ausgewählt werden. Wenn der Vervielfachungsfaktor nämlich größer als 1 ist, besteht die Gefahr, daß der Auftreffschirm zerstört wird, vorausgesetzt, daß der Generator für die hochfrequente Schwingung stark genug ist. Wenn ein Arbeitspunkt gewählt wird, - für den der Vervielfachungsfaktor 1 oder kleiner als 1 ist, wird die Zahl der auf irgendein Element des Schirmes auftreffenden Sekundärelektronen während der Zeit nach der Abtastung kleiner. Die verschiedenen Betriebswerte werden nun so gewählt, daß der Sekundärekktronenstrom zwischen zwei aufeinanderfolgenden -Abtastungen so stark abnimmt, daß unmittelbar vor der folgenden Abtastung kein Licht mehr von dem betreffenden Element emittiert wird. Dies ist durch die ausgezogene Kurve der Abb. 3 dargestellt.

Als Abszisse ist hier die Zeit aufgetragen, und zwar zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastungen, als Ordinate die Intensität des von einem Element emittierten Lichteis. Zum Vergleich ist in dieser Abbildung noch eine gestrichelte Kurve eingezeichnet, welche die Abhängigkeit der Lichtemission eines Fluoreszenzschirmelementes von der Zeit wiedergibt.

Es sei noch erwähnt, daß bei der im vorstehenden beschriebenen xA.nordnung die Energie zur Lichterzeugung im wesentlichen von dem Generator entnommen wird und nicht von dem abtastenden Kathodenstrahl.

Wenn der Schirm 5 und die Elektrode 6 zu weit auseinanderliegen, muß die erforderliche Wechselspannung" sehr groß sein, um Raumladungen dazwischen zu verhindern. Es ist daher erwünscht, daß diese beiden Elektroden verhältnismäßig nahe zusamtnen angeordnet werden. In anderer Weise kann zwischen den beiden Elektroden auch ein Gitter aufgestellt werden (in der Abbildung nicht dargestellt)., wobei dieses Gitter auf einem hohen positiven Potential gegenüber der Gleichspannung dieser beiden Elektroden gehalten wird, um Raumladungen dazwischen zu beseitigen.

Ein Nachteil der in Abb. 1 dargestellten Anordnung besteht in folgendem:

Weil der Kathodenstrahl auch über die Gitterdrähte hinwegstreift, kann er am Gitter seinerseits Sekundärelektronen auslösen, die durch das starke Magnetfeld dann ebenfalls auf- den Schirm konzentriert werden, aber in der Umgebung des Strahlflecks auftreffen, so daß der Strahlfleck verwaschen wird. Dieser Nachteil kann in der Weise vermieden werden, wie es in Abb. 4 dargestellt ist.

Dort ist die gitterförmige Elektrode 6 durch ein Paar von koaxialen Zylinderelektroden 6" und 6^b, deren gemeinsame Achse senkrecht zu der Ebene des Schirmes 5 liegt und deren Durchmesser ungefähr von der gleichen Größe ist wie der Durchmesser des Schirmes 5, ersetzt. Die hochfrequente Schwingung wird nunmehr zwischen den Schirm 5 und die Zylinderelektrode 6" gelegt, die dem Schirm 5 näher liegt. Die Mitte der Spule 7, durch welche die hochfrequente Schwingung zugeführt wird, ist geerdet, während an die Zylinderelektrode 6^b eine geeignete negative Spannung von etwa 1000 Volt gelegt wird. Die Spule 8 erstreckt sich mindestens von der Elektrode 5 bis zu der Elektrode 6^b. . Die Wirkungsweise der in Abb. 4 dargestellten Anordnung ist dann die folgende: Zuerst löst der abtastende Strahl von einer bestimmten Stelle des Schirmes 5 Sekundärelektronen aus. Dies sei etwa der Fall, wenn der Schirm 5 und die zylindrische Elektrode 6" gerade auf Erdpotential liegen. Unmittelbar danach nimmt das Potential der Elektrode 6" zu, während das des Schirmes 5 abnimmt. Infolgedessen werden die Sekundärelektronen gegen die Elektrode 6" zu beschleunigt. Infolge des zunehmenden Potentials der Elektrode 6^a fliegen sie durch diese Elektrode hindurch, bis sie durch das elektrostatische Feld der negativ vorgespannten Elektrode 6^ft verzögert werden. Durch diese negativ vorgespannte Elektrode & werden die Elektronen zur Umkehr auf den Schirm 5 zu veranlaßt. Zu dieser Zeit wechselt auch die Spannung

zwischen dem Schirm 5 und der benachbarten Zylinderelektrode 6^a das Vorzeichen, so daß die umkehrenden Elektronen nun auf den Schirm 5 zu beschleunigt werden, durch die Elektrode 6" hindurchniegen und auf den Schirm 5 mit genügender Geschwindigkeit auftreffen, um dort weitere Sekundärelektronen auszulösen, die dem gleichen Vorgang unterworfen werden.

Das starke Magnetfeld wird vorgesehen, um die Sekundärelektronen in Spiralbahnen zu leiten, deren Radius nicht größer ist als der Radius eines Bildelementes. Die Stärke des Feldes, wie es etwa verwendet wird, ist von der Größenordnung 6000 Gauß. Wie bei der weiter oben beschriebenen Anordnung wird auch hier dafür gesorgt, daß die Sekundärelektronenemission eines Flächenelementes des Schirmes 5 bis zur darauffolgenden Abtastung ungefähr auf XuIl abnimmt.' Ebenso wird durch besondere Wahl der Betriebsverhältnisse dafür gesorgt, daß eine Zerstörung der Elektroden durch ein zu intensives Bombardement vermieden wird.

In Abb. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Abänderung besteht darin, daß eine sog. Widerstandslose; 9, durch die gestrichelten Linien dargestellt, zwischen dem Schirm 5 und den Elektroden 6" und 6^b vor- : gesehen wird. Diese Linse von hohem Wider- ' stand kann durch einen dünnen Überzug aus j kolloidalem Graphit auf der Innenseite der i isolierenden Hülle der Kathodenstrahlröhre : hergestellt werden. Die Röhre enthält ferner j den Schirm 5 und die Elektroden 6" und 6*. j Die Linse 9 dient dazu, die Wirkung von j Raumladungen und das Anwachsen des Stromes zwischen den Elektroden zu verhindern.

Bilder, die in der beschriebenen Weise auf dem Schirm 5 erzeugt werden, können durch ein geeignetes optisches System auf einen 1 Projektionsschirm abgebildet .werden.

Claims (1)

1. Patentansprüche: .

   I. Kathodenstrahlempfangsröhre für | Fernsehzwecke u. dgl., bei der ein Glüh- \ schirm von einem modulierten Kathodenstrahl abgetastet wird, dadurch gekenn- \ zeichnet, daß die heim Abtasten jedes ! Schirmelementes durch den Kathodenstrahl ausgelösten Sekundärelektronen ' durch ein Wechselfeld zwischen dem ' Schirm und einer zwischen Kathode und . Schirm liegenden Elektrode eine intermittierende Elektronenbeschießung des Schirmelementes zwischen zw^re>i aufeinanderfolgenden Abtastungen hervorrufen.

   2. Kathodenstrahlempfangsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schirm (5) und der als Xetzelektrode (6) ausgebildeten zusätzlichen Elektrode elektronenoptische Mittel vorgesehen sind, um die Ebene des Schirmes (5) auf die Ebene der Xetzelektrode (6) abzubilden und umgekehrt (vgl. Abb. 1).

   3. Kathodenstrahlempfangsröhre nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schirm- und Netzelektrode ein zweites Xetz vorgesehen ist, das stark positiv gegenüber dem mittleren Potential der Elektroden vorgespannt ist.

   4. Kathoderastrahlempfangsröhre nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zwei ringförmige Elektroden (6°, o⁶) parallel zu dem Glühschirm und koaxial zur Röhrenachse angeordnet sind und das Wechselfeld zwischen Glühschirm (5) und der diesem Schirm am nächsten liegenden Ringelektrode (6^e) angelegt und die andere Ringelektrode (6⁶) negativ gegenüber dem mittleren Potential dieser Elektrode vorgespannt ist und daß elektronenoptische Mittel vorgesehen sind, um die pendelnden Elektronen auf Spiralbahnen zu führen, deren Achse senkrecht zum Leucht-

   ! schirm liegt und deren Durchmesser kleiner als ein Bildpunkt ist (vgl. Abb. 4). j 5. Kathodenstrahlempfangsröhre nach

   Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine zylinderförmige, den Raum zwischen dem Glühschirm (5) und der weiter vom Schirm entfernten Ringelektrode (6⁶) ein-ι schließende sog. Widerstandslinse (9) vorgesehen ist, die beispielsweise aus einem dünnen Überzug \^ron kolloidalem Graphit auf der Innenseite der isolierenden Hülle der Kathodenstrahlröhre besteht (vgl. Abb. 5).

   6. Kathodenstrahlempfangsröhre nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundäremissionsfaktor des Glühschirms ungefähr gleich 1 ist.

   7. Kathodenstrahlempfangsröhre nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühschirm durch Einpressen eines Gemisches von ■Kohlenstoffpulver und Wolframpulver in die Zwi- no schenräume eines Wolframnetzes hergestellt ist.

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

   Französische Patentschrift Xr. 796715.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   I 5293 7.