DE761008C - Anordnung zur Steuerung von Wellenstrahlung durch Wellen- oder Korpuskularstrahlung mit Hilfe eines Relais oder Relaisschirmes - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 22. FEBRUAR 1954

(Ges. v. 15.7.51)

Die Erfindung¹ beaieht sich auf eine Anordnung ziuir Steuerung von WeUenstraMung durch Wellen- oder Korpuskularstrahlung mit Hilfe eines Relais oder Relaisschirniesi, bei der das Relais bzw. ein Element des Schirmes aus zwei Schichten besteht, die ihren Abstand unter der Einwirkung der steuernden (primärem) Strahlung in dem Bereich der Größe einer Wellenlänge der zu steuerndien (sekundären) Strahlung ändern, und die .Qualle der sekundären Strahlung so angeordnet ist, daß die sekundäre Strahlung im Winkelbareich der Totalreflexion auf die innere Begrenzungsfläche der ihr benachbarten Schicht trifft, so daß sich unter dem Einfluß der primären Strahlung der an den Schichten total reflektierte bzw. durch sie hindurchgehende Anteil der sekundären Strahlung ändert.

Es ist bekannt, eine Lichtsteuerang durch die Änderung· des optischen Kontaktes zwischen zwei Schichten vorzunehmen, indem

die elektrische Aufladung und die damit im Zusammenhang stehende Änderung der Molekularkräfte benutzt wird.

Ferner ist es bekannt, in Lichtsteuereiinrichtungen eine Formänderung eines Prismas durch Erwärmung zu bewirken.

Die Anordnung nach der Erfindung zeichnet sich gegenüber den bekannten Anordnungen dadurch aus, daß ein wesentlich günstigeres ίο und auch in der Herstellung besser zu beherrschendes Steuerverfahren verwendet ward, das zu außerordentlich günstigen Verstärkungen führt.- Erfindungsgemäß ist die eine der beiden benachbarten Schichten als die primäre Strahlung absorbierendes und unter ihrer Einwirkung sich erwärmendes und ausdehnendes oder von ihr mechanisch gesteuertes Häutchen ausgebildet. Die außerordentlich günstigen Wirkungen beruhen darauf, daß die Erwärmung des Häutchens bei Absorption der steuernden Strahlung (Licht oder Elektronen") wegen der geringen Wärmekapazität des Häutchens außerordentlich hoch ist, so daß aus diesem Grunde und wegen der geringen Dicke des Häutchens auch die Ausdehnung verhältnismäßig groß ist. Eine mechanische Steuerung z. B. durch Schallwellen führt zu entsprechend hohen Ausschlägen.

Das Häutchen ist mit der feststehenden Schicht, der Grundplatte, verbunden, und zwar in der Weise, daß kleine Änderungen des Zwischenraumes zwischen den beiden möglich sind. Falls die einzelnen Relais in Anordnungen oder Schirmen zusammengefaßt sind, so wird mechanischer und thermischer Kontakt zwischen Häutchen und Grundplatte in Punkten oder Linien hergestellt, die vorzugsweise ein regelmäßiges Muster oder Netzwerk bilden. Als Anwendungsmöglichkeit für die erwähnte Umwandlung mechanischer oder elektrischer Kräfte, die auf die beweglichen Teile des Häutchens einwirken, in optische Effekte kommt z. B. für ein einzelnes Element die Tonaufzeichnung in Frage, während ein Schirm zur Umwandlung von Schallbildern in optische Bilder verwendet werden kann. j Handelt es sich um die Umwandlung von j Bildern, die durch elektromagnetische oder korpuskulare Strahlung, z. B. durch Elektronen erzeugt werden, so erfolgt die Umwandlung in sichtbare oder auch in ultraviolette Bilder, die für die photographische Aufzeichnung besonders wirksam sind, vorzugsweise unter Ausnutzung der durch die primäre Strahlung erzeugten Absorptions wärme. Das biegsame Häutchen wird also aus einem die primäre Strahlung absorbierenden Stoff her- ■ gestellt, und die Temperaturdifferenz, die durch die entwickelte Wärme in dem Häutchen und insbesondere zwischen dem Haut- | eben und der Grundplatte entsteht, wird in j Veränderungen des Häutchens umgewandelt, die den Zwischenraum zwischen den beiden Schichten beeinflussen und dadurch die totale j Reflexion des Hilfslichtes steuern. Zwei Anwendungsgebiete seien hervorgehoben. Zunächst kommt die Erzeugung großflächiger Fernsehbilder in Frage, bei denen der Relaisschirm an die Stelle des Leuchtschirmes in einer Kathodenstrahlröhre tritt. Das primäre Bild wird auf dem Schirm elektronenoptisch entworfen und in ein verstärktes sichtbares Bild umgewandelt. Als weiteres Anwendungsgebiet kommt der Bildwandler in Frage, sei es zur Verstärkung eines sichtbaren Bildes oder zur Umwandlung eines unsichtbaren Bildes, z. B. Infrarotbildes, in ein sichtbares Bild.

An Hand der Abbildungen sei die Erfindung näher erläutert. Die Fig. 1 zeigt ein besonders einfaches Anwendungsbeispiel des Erfindungsgedankens. Auf der Hypotenuse eines rechtwinkligen Prismas 1, welches den Grundkörper darstellt, befindet sich ein dünnes Glashäutchen 2, welches das bewegliche Element bildet. Das Prisma oder das Häutchen oder beide können auch aus künstlichem Glas, beii spiel s weise durchsichtigen plastischen Massen, bestehen. Das Häutchen wird mit Hilfe der Blende 3 auf das Prisma gedrückt. Die primäre Strahlung/³ fällt von oben auf das Häutchen, während von unten paralleles Licht Lunter einem Einfallswinkel Θ auf die Hypotenuse des Prismas fällt, der den Winkel der Totalreflexion überschreitet. R ist die reflektierte Hilfsstrahlung.

Das: Häutchen 2 absorbiert die primäre Strahlung und ist für die Hilfsstrahlung entweder durchsichtig oder zerstreut sie diffus. Im ersteren Falle muß seine äußere Fläche aufgerauht sein, da sonst das durch den Zwischenraum in das Häutchen eindringende Licht von der äußeren Fläche reflektiert würde und daher eine Veränderung des Zwi- i°5 schenraumes wirkungslos wäre. Der Grundkörper ι muß für die Hilfsstrahlung durchsichtig sein und kann die primäre Strahlung absorbieren oder sie ebenfalls durchlassen. Ist er durchsichtig, so kann man die primäre iw Strahlung von derselben Seite auf den Zwischenraum fallen lassen wie die Hilfsstrahlung; jedoch ist die Empfindlichkeit der Anordnung dann nicht so groß. Vorzugsweise haben Prisma und Häutchen denselben Brechungsindex. Diese Voraussetzung wird besonders bei den folgenden zahlenmäßigen Überlegungen vorausgesetzt, wobei ersichtlich ist. daß dies den optimalen Wert darstellt, von dem jedoch auch abgewichen werden kann.

Fällt primäre Strahlung auf das Häutchen, so wird es auf eine höhere Temperatur ge-

bracht als der Grundköorper, an dem' es befestigt isifc. Es dehnt sich daher aus und,¹ wölbt sich (Fig. i). Der hierbei auftretende Vorgang wird in dem Fig. 2 bis 7 erläutert. Fig. 2 zeigt! den Reflexionskoeffizienten ρ und den Durchlässigkeitskoefnziienten'T eines Lutftspaltes der Breite # zwischen· Z₁WeIr Körpern von gleichem- Brechungsindex η als Funktion

von -γ-, wobei λ die Wellenlänge! dier Strah-

Λ

lung ist. Die allgemeine Formel lautet:

T=I-O=-;

mit

und

ßx+ \_T — k) Sin² ßx (i)

:] ®ίη²,βχ1

zn

■ß = -~ ]/n^z sin"² Θ — ι

ι , /—i-

k = ---——- l/w² sin² Θ — ι.
cos Θ

(2)

(3)

•25 Die Darstellung in Fig. 2 wurde für n= 1,55 und Θ = 45° berechnet. Man erkenn*, daß innerhalb einer Wellenlänge ein Wechsel von völliger Durchlässigkeit zu. fast völliger Reflexion eintritt, trait anderen Worten, die Veränderung das Luftepaltes innerhalb einer Wellenlänge verursacht eine volle Aussteuerung der HilfsMchitqueUe.

Indessen können; die Kurven in Fig. 2 nicht unmittelbar auf ein angeklammerte® Bläfbchen oder Häutchen, gemäß Fig. 1 odfcr auch gemäß Fig. 3, bei der die verschiedenen Teile verschiedenen Abstand haben·, angewendet werden. Die Neigung von Häutchen und Grundkörper· gegeneinander kano vernachlässig! werden; den Einfluß des vom Punkt zu Punkt verschiedenen Zwischenraumes geben die mittleren Durchlässigkeits- und¹ Reflexionskoeffizienten wieder;, die in Fig. 5 dargestellt sind. Sie wurden für dem Fall eines kreisförmigen Häutchens vom Radius· a berechnet, das am seinem, Umfang am Grund!- körper befestigt isit. Die gleiche Darstellung bezieht sich auch auf ein Element¹, wie esi in Fig. 4 dargestellt' ist, bed der auch die Gründe-So platte gewölbt ist und daher zum· mindesten in Näherung¹ das gleiche Aussehen wie dta sich ausdehnende Häutchen hat. Eine solche Ausbildung des Grundkörpers ist zweckmäßig, um einen vollständigen optischen Kontakt bei fehlender Primärstrahlung zu. erzielen. Überdies ist eine Anordnung nach Fig. 4 einer solchen, nach Fig. 3 vorzuziehen, da in Fig. 3 der flache Zustand des Häutchens halb stabil ist, da es sich bei Erwärmung ebensogut mach ininen wie nach außen wölben kann.

Man entnimmt der Fig. 5, daß hier die Modulation von geringerer Steilheit als im Falle des parallelen Spaltes ist, da im Falle eines Zwischenraumes von einer Wellenlänge die Reflexion» nur 51 °/o und nicht mehr 98,5% beträgt. Auch diese Aussteuerung ist indessen · hinreichend in Anbetracht der hohen Verstärkungsmöglichkeit.

In Fig. 6 ist die Wölbung eines kreisförmigen Häutchens unter dem Einfluß einer Temperatuirdifferemz A T zwischen Häutchen und Grundkörper dargestellt. Die .Ordinate

Δ Τ
ist "2Hf" · ^" k· ^^e Temperaturdiffereniz wird

dargestellt als Bruchteil derjenigen Temperaturdifferenz A 2\ die in der Mitte des Häutchensi einen Zwischenraum χ — λ erzeugt. Diese Temperaturdiffereniz ist

wiederum aufgetragen- über -j . Der Verlauf dieser Kurve hängt von der anfänglichen spannungsfreien Lage des Häutchens ab. Die Kurve h = 0 entspricht einem ursprünglich ebenen Häufchen, die Kurve h = λ einem Häufchen, das ursprünglich eine maximale Duirchwölbung von einer Wellenlänge hatte (Fig. 4). Während die erste Kurve¹ eine Parabel istt, stellt die zweite in Näherung eine Gerade! dar.

Die Temperatuirdifferenz ATi₁ die einen Spalt der Größe λ erzeugt;, berechnet sich: aus der folgenden Gleichung:

AT₁

λ}* a

1+2

(4)

Hier ist C eine Konstante, die vom dem! Maß der Befestigung abhängt und für starr befestigte Häutcherii etwa 3,25 betträgt!; α istt der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient und α ist der Radius des Häutchens. Im Falle einer ungleichen Temperatur verteilung im Häuitchen stallt A Τχ die mittlere Temperatur dar, die in der Mitte einen Spalt der Größe λ erzeugt. Besteht beispielsweise das Häutchen i°5 aus gewöhnlichem weichem Glas, so ist α = 9 · Vy-⁶Z⁰¹C. Istt! ferner a = 0,125 mm, λ = 5,89 · 1O^-4 mm, (Natrium-D'-Linie), so ergibt sich Δ Τ_λ = 7,8° C für h = ο und 23,5'⁰¹ für h = λ. no

Vereinigt man die Darstellungen in Fig. S und 6, so erhält man die Steuerkennliniie Fig. 7, in dar der Reflexionskoeffizienit ρ au£-

Δ T

getragen ist über —ττψ, das seinerseits

das- seinerseits

ein Maß für die Intensität der Primärstnahlung ergibt. Der Darstellung ist zu entnehmen, daß insbesondere die Kurve für ein, anfänglich leicht gewölbtes Häuitchen h=λ einen sehr günstigen Verlauf hat und¹ über «inen weiten Bereich als praktisch linear bezeichnet werden kann.

Der Verstärkungsfaktor einer solchen Anordnung kann definiert werden als das Verhältnis des gesteuerten Hilfslichtes zu der steuernden Primärintensität. Verwendet man ein Häutchen, das beide Strahlungen absorbiert, so ist dieser Faktor ersichtlich von der Größenordnung i, da in diesem Falle die Hilfsstrahlung ebenfalls bestrebt ist, das Häutchen zu wölben, und da dieser Effekt abnimmt, sobald das Häutchen sich unter dem Einfluß der Primärstrahlung wölbt, da mit zunehmendem Spalt immer weniger Hilfsstrahlung absorbiert wird. Die Hilfsstrahlung vermindert daher in diesem Falle die Empfindlichkeit der Anordnung. Eine später zu beschreibende Anordnung ist aber so ausgebildet, daß die Hilfsstrahlung den Einfluß der Primärstrahlung noch unterstützt. Verwendet man dagegen ein Häutchen, das nur ao die primäre Strahlung absorbiert, während es die Hilfsstrahlung lediglich diffus· streut, so besteht keine solche Begrenzung für den Verstärkungsfaktor. :

Abgesehen von dieser Enargieverstärkung j kann man noch einen nützlichen Verstärkungs- i faktor definieren als das Verhältnis der sichtbaren (oder z. B. photographisch aus- ' nutzbaren) modulierten Hilfsstrahlung zu \ dem sichtbaren (oder photographisch, wirk- I samen; Anteil der Primärstrahlung. Das ; kann eine sehr große Zahl sein. Ist z. B. die primäre Strahlung infrarot und von einer : Wellenlänge von etwa mehr als 2 · iq~³ mm, so ist der sichtbare, photographische oder ^j photoelektrische Effekt dieser Strahlung Null, : während die Hilfsstrahlung ausschließlich sichtbar oder z. B. ultraviolett sein kann, so daß eine sehr große sichtbare bzw. photographische oder photoelektrische Ausbeute ! erzielt wird.

Wird der primäre Effekt von Elektronenstrahlen erzielt, so kann man annehmen, daß j man mit 1 Watt Elektronenenergie selbst in _: den besten Leuchtstoffen nur etwa 10 Lumen herstellen kann, während die Hilfslichtquelle i beispielsweise reingelbes Licht mit etwa ^! 620 Lumen/Watt oder weißes Licht mit etwa 200 Lumen/Watt aussenden kann. Selbst mit \ absorbierenden Häutchen, d. h. im un-So günstigsten Falle, können daher nützliche Verstärkungsfaktoren von 20 bis 60 erreicht ^; werden, während mit diffus streuenden Haut- ^l dien dieser Faktor noch viele Male größer sein kann.

Einige Anwendungsbeispiele für die erwähnten zweidimensionalen Relaisanordnungen (Relaisschirm; sollen im folgenden besprochen werden. Fig. 8 zeigt einen Relais- ^! schirm, der im wesentlichen aus solchen Elementen besteht, wie sie in Fig. 1 und 3 dargestellt sind. Hier ist 4 der Grundkörper, ^:

z. B. eine ebene polierte Glasplatte. 5 ist ein dünnes Häutchen aus geeignetem Metall, das absorbierend oder zerstreuend und aufgerauht ist. Dieses wird auf dem Körper 6 mit Hilfe eines mit kleinen Löchern ver- ; sehenen Gliedes 6 befestigt, z. B. mittels ; eines vorzugsweise gewalzten oder gedrückten j Metallnetzes. Jede Masche dieses Xetzes stellt j ein Bildelement dar, ähnlich dem in Fig. 1 ^: beschriebenen. Bei Fehlen einer unterschied- ^: liehen Heizung zwischen Unterlage und Häutchen liegt dieses flach auf der Unterlage in oder nahezu in optischem Kontakt mit ihr.

Solch ein Relaisschirm kann z. B. mit j Hilfe der in Fig. 9 schematisch dargestellten ; Einrichtung hergestellt werden. Sie besteht aus einem Vakuumofen mit einem Kühlmantel 7 und Endplatten 8 und 9. Darin befindet sich ein zylindrischer Heizkörper 10. j Die untere Endplatte S trägt einen starken '; ebenen Tisch 11. Darauf liegt eine polierte Platte 12 mit einem Heizkörper 13. Die ■ Platte 12 besteht aus einem porösen und ; durch weiches Glas nicht leicht zu benetzenden Stoff, z. B. Graphit, Gußeisen, gesintertem Wolfram oder einer keramischen Masse. Auf der Platte 12 liegt ein dünnes Glashäutchen 14 und darauf ein Netz 15. In gewissem Abstand davon ist ein Stempel 16 angebracht, der ebenfalls mit einer porösen Platte 17 mit einem Heizkörper 18 versehen ist. Der Stempel ist durch den metallischen Federkörper 19 in das Vakuum eingeführt. Der Federkörper steht über dem Rahmen 20 mit einem Ausgleichsfederkörper 21 gleicher Fläche in Verbindung, so daß bei der Evakuierung des Ofens kein Druck auf den Stempel ausgeübt wird. Mit Hilfe eines Ringes 22, der Öffnungen 23 für den Rahmen 20 besitzt, ist der Ofen auf dem Widerlager 24 einer hydraulischen Presse angeordnet.

Diese Anordnung wird folgendermaßen benutzt. Der Ofen wird entlüftet und die Temperatur über den Umwandlungspunkt, aber beträchtlich unter den Schmelzpunkt des Glases gebracht, so daß das Glas hoch viskos ist. Xun wird der Kolben 25 der hydraulischen Presse gesenkt und die poröse Platte 17 mit einer genügenden Kraft K heruntergedrückt. Die Wirkungsweise wird an Fig. 10 erläutert. Unter dem starken Druck wird das viskose Glas aus den Stellen unterhalb der Xetzdrähte herausgequetscht bis auf eine äußerst dünne Schicht 26, die an den Netzdrähten 15 fest anhaftet. Die Drähte des Xetzes 15 werden dabei auch ein wenig in die elastische Platte 12 gedrückt. Verwendet man eine Platte mit den elastischen Eigenschaften des Stahles, so sind ungefähr 0,1 kg/cm Länge erforderlich, um einen Eindruck von der Größenordnung einer Wellen-

länge des siebtbaren Lichtes zu erhalten. Für ein Netz von je 400 Drähten in Längs- und Querrichtung, das eine¹ Fläche von 10X10 cm bedeckt, ist etwa eine Kraft von it erforderlich. Mit Hilfe des Druckes kann der Eindruck des Metallnetzes und damit die Ausbildung des Glashäuitchens ziemlich genau eingeregelt werden. Damit das Häutchen genau: das Aussehen der Unterlage annimmt, to wird Luft oder zweckmäßig ein Edelgas in den Ofen eingeleitet, welches durch den porösen Stempel 17, dar vorzugsweise poröser als die Grundplatte 12 ist, diffundiert und das Häutchen.' giegen¹ 12 preßt. Schließlich wird der Ofen abgekühlt und das Netz mit dem nun festhaltendem Glashäutchen heraus^ genommen. Nach seiner Abkühlung nimmt das Häutchen eine Gestalt am, die von den relativen Ausdehnungskoeffizienten, und relativen Querschnitten und den elastischen Konstanten: von Netz und Häutchen abhängt. Ist der Ausdehnungskoeffizient des Häutehenis größer, so· zieht esi sich verhältnismäßig stark zusammen und wird flacher, ist er kleiner, so wölbt es siich etwas mehr.

In einem zweiten Arbeitsgang¹ wird diie Platte 4 aus ebenem, poliertem Glas- auf 12. aufgelegt und das mit dem Häutchen versehene Netz daraufgelegt. Der Ofen wird geheizt, aber jetzt nur auf einige· hundert Grad, die einen optischen, Kontakt bewirken. Wird wiederum Druck angewendet, so¹ bleiben, die mit der dünnen Schicht 26 versehenan Drähte fest an der Glasplatte hängen, während das Häutchen in den Maschen keine nennenswerte Deformation erfährt und an der Grundlage nicht hängenbleibt, da es einen gewissen Abstand davon hat, der außerhalb der Reichweite der- molekularen Kräfte Hegt. Zu diesem Zweck kann es ratsam sein, den Ofen nicht vollständig ziu evakuieren, sondern einen gewissen vermindertem; Druck darin zu behalten, so daß eine gewisse Luftmenge eingeschlossen bleibt.

Um solche Formen herzustellen, wie sie Fig. 4 zeigt, muß beim zweitem Arbeitsgang die Temperatur so hoch gemacht, werden, daß die Platte selber etwas viskos wird. Vorzugsweise wird sie aus einem: weicheren Glas gemacht als das Häutchen.-Nach, der Abkühlung erhält man dann eine Form, wie sie in Fig. 11 dargestellt ist, Dort ist 27 der Grundkörper. Sein Ausdehnungskoeffizient muß¹ dem des Häufchens genau angepaßt sein; damit bei der Erweichungstemperatur vom 27 das Häutchen in den Maschen noch einen genügenden Abstand hat, aber nach der Abkühlung sich dem Grundkörper möglichst annähert, wird der Ausdehnungskoeffizient des Häutchens zweckmäßig etwas - größer gewählt als der der Grundplatte. Diese Diffe in dem Ausdehnungskoeffizienten kann jedoch äußerst klein gewählt werden, SO' daß Veränderungen der Zimmertemperatur oder auch ein Erwärmen von Häutchen, und Grundplatte zusammen auf beispielsweise ioo'⁰¹ nur eine sehr kleine Änderung des Zwischenraumes bewirkt, während unterschiedliche Erwärmung¹ große Veränderungen hervorruft.

Nach den beschriebenen Maßnahmen kann das Häutchen auf der Oberfläche aufgerauht oder, besonders wenn es sich um die Verwendung in Kathodenstrahlröhren handelt, mit leitenden oder sekundäremittierenden Stoffen! 28 versehen werden. Insbesondere sind diese fluoreszierend, so daß die Fokussierung des elektronenoptischen Bildes verfolgt werden kann.

Fig. 12¹ zeigt die Anpassung eines Relaissehirmes nach der Erfindung für Projektionszwecke besonders beim Fernsehen. 29 ist eine Kathodenstrahlröhre, die statt eines Leuchtschirm.es einen! Relaisschinn enthält, der aus der ebenen Grundplatte 27 besteht, während Häutchen und Netz entsprechend Fig. 11 ausgebildet sind.. Ein großes Prisma 30, das z. B. mit; einer Flüssigkeit mit geeignetem Brechungsindex gefüllt sein kann., ist mit 27 in optischen Kontakt gebracht. Mit 31 ist die Hilfslichtquelle bezeichnet, z. B. ein elekirischer Bogen. Die Linse 32 wirft einen Strahl' von· fast parallelem Licht auf den Relaisschirm. Die sekundäre Strahlung braucht natürlich nicht exakt parallel zu sein; es ist nur darauf zu achtem, daß keine Strahlen unter einem Winkel auftreffen, der kleiner ist als· der der Totalreflexion.

Wenn die Röhre nicht arbeitet, dann wird das gesamte Hilfslicht durch das Häutchen, welches der Grundplatte eng anliegt, absorbiert oder gestreut. Fällt dagegen ein Elektronenstrahl auf den Schirm:, so entstehen Temperatuirdifferemzen zwischen dem· Häutchen und dem: Grundkörper, und das Häutchen treibt in den vom Strahl getroffenen Maschen Blasen. In diesen Maschen findet teilweise Reflexion entsprechend der Intensität des Elektronenstrahles statt; sie werden daher im reflektierten Licht sichtbar. Dieses Bild wird auf einen in der Figur nicht dargestellten Projektionsschirm,- mit Hilfe eines optischen Systems geworfen. Beispielsweise besteht dieses System entsprechend Fig. 12 aus einer großen Linse 3.3, einer kleineren Zerstreuungslinse 34 und einer Blende 3 5. Der Einfachheit halber sind nur die parallelen Lichtstrahlen gezeigt, obwohl natürlich mindesteng eine kleine Divergenz erforderlich ist, um Bilder, mit endlicher Intensität herzustellen. Die Linse 33 bringt das parallele Bündel zu,, einem Fokus,, d, h. sie bildet die Quelle 31 in. die Öffnung der Blende 35 ab.

Die Blende hält das Streulicht ab und. vermindert dadurch die Intensität des Bilduntergrundes. Dieser Bilduntergrund, d. h. die Intensität des reflektierten Lichtes, bei verschwindender Elektronenstrahlintensität, wird durch Reflexion des Lichtes in dem Häutchen und durch Reflexion an den Gitterdrähten verursacht. Da beide Erscheinungen sich über einen großen Winkelbereich erstrecken, kann der Bilduntergrund wirksam durch diese Anordnung vermindert werden, die allein die reguläre Reflexion benutzt. Eine weitere Verminderung kann durch die Verwendung geschwärzter Drähte für das Netz bewirkt werden, wie z. B. von oxydiertem Wolfram oder Nickeleisen.

Die große Linse 33 braucht optisch nicht gut korrigiert zu sein, da jeder Bildpunkt nur durch ein ziemlich enges Lichtbündel erzeugt wird. Die am meisten störenden Linsenfehler, wie sphärische Aberration, Koma und Astigmatismus, sind, daher von vornherein klein. Infolge des Brechungsindex des Häutchens erscheint der Schirm nicht in seiner tatsächlichen Lage^iß^ sondern in einer etwas gekippten Stellung Ä B'. Es ist zweckmäßig, die Linse 33 in beträchtlicher Entfernung vom Relaisschirm anzubringen. Dadurch wird nämlich erreicht, daß das durch 33 erzeugte Bild A"B" um einen kleineren Winkel gekippt ist. Die Zerstreuungslinse 34 kann ihrerseits gegen die Achse der Linse33 gekippt und z.B. parallel AB' angebracht sein, so daß ein unverzerrtes Bild auf dem Projektionsschirm erscheint. Durch Verkleinerung des Bildes A" B" kann die Neigung von 34 klein gehalten werden, wodurch kleinere Reflexionsverluste und. eine bessere Ausnutzung der Linsenöftnung erzielt wird.

Statt des reflektierten Lichtes kann man bei Verwendung eines zerstreuenden Häutchens auch das zerstreute Licht benutzen, welches von der Seite ausgeht, von der die Elektronen auf den Schirm fallen. Dann erhält man allerdings eine negative Steuerung, d. h. die Bildpunkte erscheinen dunkel auf hellem Untergrund. Dem kann man durch Verwendung eines Verstärkers mit einer ungeraden Anzahl von Stufen begegnen.

Das folgende Beispiel möge die Verwendung des ReIaisschirmes für Fernsehzwecke erläutern. Der Schirm möge 10X8 cm groß sein und das Netz 40 Drähte/cm haben. Das ergibt 400X320=12800 Bildpunkte. Jedes Element ist 0.25X0,25 mm groß und kann in guter Annäherung als 0,125-mm-Kreis angesehen werden, der an seinem Rands auf der Unterlage befestigt ist. Für diesen Fall wurde oben berechnet, daß Temperaturdifferenzen von 7,8 bzw. 23,5° zur vollen Aussteuerung für h=Q bzw. h=/._D erforderlich sind, und zwar unabhängig von der Dicke des Häutchens. Der zur Erzielung dieser Temperaturdifferenz erforderliche Aufwand hängt natürlich von der Dicke δ ab und ist ihr proportional. Es möge 0=0,005 mm sein, also etwa 10 Wellenlängen. Um Fernsehbilder mit dem üblichen Bildwechsel von 25 Bildern/sec zu erhalten, hat man also ein Volumen von 8X10X5 · 10—*=4 · 10—²cm³ in der Sekunde 25mal auf die erwähnten Temperaturen zu bringen. Da die Wärmekapazität des Glases ungefähr 0,3 cal/° cm³ oder 1,28 Wattsec./⁰ cm³ beträgt, ist demnach die Leistung zur vollen Aussteuerung 7,8X4· 10-²X 1,28X25 = 10 Watt im ersten Fall, 30 Watt im zweiten Fall. Der zweite Fall ist trotzdem des höheren Aufwandes aus den oben dargelegten Gründen vorzuziehen. Es besteht auch keine Schwierigkeit, 30 Watt Schirmleistung mit den üblichen Fernsehprojektions röhren zu erzielen. Man erhält sie z. B. bei 15 000 V und 2 mA Strom.

Um die nützliche Verstärkung zu berechiren, die mit dem Relaisschirm zu erzielen ist, muß man zunächst die Zeit kennen, während der die Elemente offen sind. Es läßt sich zeigen, daß nach der schnellen Öffnung der Elemente durch den Strahl, der in etwa 0,25 «see jedem Element seine Energie mitteilt, die Wärme durch den Rand des Elements zum Grundkörper abfließt und infolgedessen die Blasen ungefähr nach einer Exponentialfunktion mit der Zeitkonstanten

t_a = 0,173 c O¹Ix

(5)

zusammensinken, wo c die spezifische Wärmekapazität des Häutchens, κ seine Wärmeleitfähigkeit und α wie vorher der Radius des

Elements ist. Das Verhältnis — stellt die

thermische Diffusion dar und beträgt für Glas ungefähr 0,0057 cm²/sec. Für das obige Beispiel ergibt sich dann eine Zeitkonstante t₀ von ungefähr 0,5 · 10—² see, und diese kann als die Zeit angesehen werden, wahrend der die Elemente offen bleiben. Sie betragt ungefähr ein Sechstel der Zeit zwischen zwei "« aufeinanderfolgenden Bildern. Zwar ist dies die richtige Größenordnung für den Speichereftekt, aber die ideale Zeitkonstante sollte nur etwa die Hälfte des genannten Zeitintervalls betragen. Zu diesem Zwecke könnte man das Häutchen z. B. aus einem Glas mit besonders niedriger Wärmeleitfähigkeit herstellen. Die Zeitkonstante wird auch vergrößert durch einen Überzug von Leuchtstoff (vgl. Fig. ii), der die Wärmekapazität vergrößert, aber fast nichts zur Leitfähigkeit beiträgt. Da die Fig. 7 zeigt, daß die Steuerkennlinie einen

vernünftigen/ Verlauf bis zu etwa 50%iger Durchlässigkeit oder Reflexion aufweist, und da diese im Idealfall während¹ etwa 50% der Zeit bestehenbleibt, sieht man, daß ungefähr 25 % des Hilfslichtesi tatsächlich ausgesteuert werden können. Daraus läßt sich nun; die nützliche Verstärkung beirechnen.

Nimmt matt an, daß die Hilfsquelle ein gewöhnlicher Kinolicbtbogen mit einer gesamten/ Liichitausbeute von ungefähr 50000 Lumen ist, von dem durch ein optisches System vielleicht 20 000 Lumen· den Relaisschintn bestrahlen können, und nimmt man ferner an, daß alles unsichtbare Licht durch Filter herausgenommen wird, so entspricht die Beleuchtungsstärke etwa 100 Watt. Das ist beträchtlich mehr als die Elektronanleisitung, so· daß ein zierstreuendes Häutchen benutzt werden muß. Vom den 20000 Lumen werden etwa 25% oder 5000 Lumen gesteuert, und von diesen erreichen unter der Annahme, daß etwa 40% Reflexionsverluiste in dem optischem System zwischen Relais*- schirmi und Projektionsschirm auftreten, 3000 Lumen den· Projektionsschirm:. Diese Zahl kann' man- mit der Schirmbeleuchtung vergleichen, die man· erzielen würde, wenn die 30 Watt Elektronenleistung unmittelbar zur Fluoreszenzerzeugung auf dem Schirm der Braunschen Röhre benutzt würden. Nimmt man eine Ergiebigkeit von 10 Lumen/Watt auf diem Schirm und 50% Verlust im Projektionssystem an¹ (beides ziemlich' günstige Annahmen), so erhält miau bestenfalls 150 Lumen. Der nützliche Verstärkungsifaktor beträgt also mindestens 3000:150=20. In den bisher beschriebenen Relais vermindert die Absorption des Hilfsliehtes die nützliche Verstärkung; die gleiche Erschein nung kann/· jedoch auch nutzbar gemacht werden, wie es Fig. 13 zeigt. Hier ist 36 der Grundkörper, dessen Oberfläche regelmäßige Erhöhungen und Vertiefungen von der Tiefe/& von der Größenordnung einer Wellenlänge trägt. 37 ist ein dünnes. Häutchen, z. B. aus Glas, welches über den jeweiligen Vertiefungen der Grundplatte eingewölbt ist, in einer Tiefe Z₀; es ist an den erhöhten Teilen 38 des Grundkörpers befestigt. Herreicht keine Temperaturdifferenz zwischen dem Häutcheni und der Unterlage, so sind die Spalte χ zwischen beiden vom der Größenordnung einer Wellenlänge.

Solch eine Anordnung kann in manniigfächer Weise hergestellt werden, z, B. wie folgt: Eine Offsetplattie wird mit einem Muster nach Fig. 14 versehen, dte mittels eines Gummidruckes- auf die Grundplatte übertragen) wird, so· daß das schraffierte Gebiet 39 mit irgendeinem Fett überzogen¹ ist, währ rend¹ die Gebiete>40 frei bleiben. Der Grundkörper, der aus Glas besteht, wird nun mit Flußsäuredampf, der einen bestimmten Betrag von/ Wasserdampf· enthält* oder ähnlichen Mitteln geätzt, bis die Vertiefungen ungefähr eine Wellenlänge betragen. Auf diese Weise kann man Vertiefungen von ziemlicher Gleichförmigkeit in jedem Element erhalten. Das ist ein beträchtlicher Vorteil gegenüber solchen stetig zu- und abnehmeil·- den Vertiefungen nach Fig. 13, da dadurch der Beleiuchtungsuntergrunid, der hauptsächlich durch die kaum zur Steuerung beitragenb den Randteile bedingt ist, vermindert wird.

Man kann statt dessen auch auf galvanoplastischem Wege von dem Druckblock eine Matrix in einem harten Metall herstellen, welches sich mit weichem Glas nicht leicht benetzt. Diese bringt man auf der Glasplatte des Vakuumofenisi nach Fig. 9 an und formiert mit ihr die Platte bei einer geeigneten Temperatur und nicht zu hohem Druck. Wenn dann die Matrix an dem Glas haftenbleibt, so kann sie mittels einer Säure· gelöst werden. Auf diese Weise erhält man auch Oberflächen, wie sie in Fig. 13 dargestellt sind.

Die weitere Behandlung ist in beiden Fällen) die gleiche. Ein ebenes Glashäutchen wird auf die so> vorbereitete Grundplatte gelegt und bei einer geeignet gewählten Tem- 9<> peratuir ein Druck ausgeübt zuir Erzielung eines optischen Kontaktes'. Das Häutchen haftet danni unter dem Einiflutß molekularer Kräfte fest an den vorstehenden Teilen 38 und kann/ ohne Zerstörung nicht mehr entf ernt werden. Nach der Abkühlung hängt' das endgültige Aussehen des Häufchens wiederum von den relativen Ausdehnungskoeffizienten des Häutchens und des Grundkörpersi ab. Ist der Auedehnungskoeffizient kleiner als der der Unterlage, so erhält man das in Fig. 13 gezieigte Bild, im anderen Falle ist dais Häutchen fest gespannt in der ebenen Anfangslage.

Die Wirkungsweise des Relaisschirmes nach Fig. 13 ist die folgende: Bei Fehlen primärer Strahlung sind die Zwischenräume groß. Die meiste Hilfsstrahlung wird reflektiert, nur ein geringer Teil wirdi absorbiert oder gestreut (lediglich an den Berüfarungsstellen von Grundköder und Auflage). Fällt »» nun primäre Strahlung auf das Häutchen, so wölbt es sich gegen die Unterlage. Der Zwischenraum niimmt daher ab und damit die Reflexion, während Absorption oder Streuung zunehmen. Man erhält daher eine negative Steuerung des reflektierten, eine positive des gestreuten Lichts. Überdies besteht gegenüber den Anordnungen nach Fig. 8 und 11 der wichtige Unterschied, daß die Absorption des Hilfsliehtes die Empfindlichkeit vergrößert. Nimmt nämlich die Spaltgröße ab, so wird immer mehr Hilfislicht absorbiert

und daher eine zusätzliche Bewegung gegen die Grundfläche hervorgerufen. Man kann solche Bedingungen herstellen, bei denen diese Rückkopplung eine beträchtliche Ver-Stärkung der primären Bewegung hervorruft.

Die beschriebenen Verhältnisse seien an

Hand der Fig. 15 näher erläutert. Dort ist die Abszisse wieder die Spaltbreite χ in der Mitte eines kreisförmigen Elementes, gemessen in Einheiten der benutzten Wellenlänge. Die Ordinate ist die relative Vergrößerung der Oberfläche des Häutchens AS/S, wo JS von dem spannungsfreien Zustand. des* Häutchens an gemessen wird. Einerseits ist diese Größe eine geometrische Funktion der Deformation des Häutchens. Für starr befestigte Häutchen wird sie durch die folgende Gleichung gegeben:

=Z C (&—s_o*)

(ό)

Hier ist s der Abstand der unteren Oberfläche von 37 (Fig. 13) von der Ebene der Erhöhungen 38, d. h. s=h—x, wo h und χ die früheren Bedeutungen haben. C ist dieselbe numerische Konstante wie in Gleichung (4) und beträgt ungefähr 3,25 für starr befestigte Häutchen. Gleichung (6) stellt eine Parabel dar mit dem tiefsten Punkt bei χ = h. Sie geht im Abstand s₀ rechts und links vom Punkte;ν=h durch 0: diese sind die spannungsfreien Punkte.

Andererseits ist die relative Vergrößerung ASIS=ZaAT₁ wo α der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient des Häutchens und AT seine mittlere Temperaturdifferenz gegenüber dem Grundkörper ist. Bei Fehlen der primären Strahlung rührt diese Differenz von der Absorption der Hilfsstrahlung her. Sie ist ersichtlich proportional der Intensität der Strahlung und ist natürlich eine Funktion des Spaltes. Es läßt sich zeigen, daß diese Funktion durch einen effektiven Absorptionskoeffizienten r_e// dargestellt werden kann, der von dem mittleren Absorptionskoeffizienten τ in Fig. 5 aus dem folgenden Grunde etwas abweicht. Wenn nämlich der Spalt zunimmt, dann absorbieren immer noch die Randteile des Häutchens Strahlung. Dies kann aber nicht so hohe Temperaturdifferenzen zwischen Häutchen und Unterlage erzeugen, wie die in der Xähe des Mittelpunktes absorbierte Strahlung, da ja die am Rande entstehende Wärme schnell abfließt. Daher fällt der effektive Absorptionskoeffizient z_elf für größere Spalte schneller ab als r. Trägt man daher τ_eff im richtigen Maßstabe, nämlich proportional der Intensität der Hilfsstrahlung auf. so stellt es die thermische Ausdehnung dar. und diese muß der als geometrische Funktion des Spaltes dargestellten Ausdehnung, d. h. der Parabel, gleich sein. Man erhält daher den Gleichgewichtspunkt P als Schnittpunkt der beiden Kurven.

Trifft nun primäre Strahlung auf das Häutchen auf und verursacht eine gewisse zusätzliche Temperatur und Ausdehnung, so ist die Kurve x_eiS um einen entsprechenden Betrag heraufzurücken. Es ist allerdings einfacher, diese Kurve nur einmal zu zeichnen und die Parabel entsprechend herunterzuschieben. Das ist in Fig. 15 getan worden (gestrichelte Kurve). Der spitze Winkel, unter dem sich die Kurven schneiden, bedingt eine ziemlich große Verschiebung, nämlich von P nach P'. Wenn also die Temperaturdifferenz infolge der Primärstrahlung ATp ist, so ist die resultierende Verschiebung AT₁. ungefähr i,8mal größer. Der Fak tor 1,8 stellt den infolge der Rückwirkung erzielten Empfindlichkeitsgewinn dar.

Alle gegebenen Möglichkeiten kann man übersehen, wenn man die ^//-Kurve in allen möglichen Maßstäben zeichnet, entsprechend allen möglichen Intensitäten der Hilfsstrahlung, und wenn man ihren Schnittpunkt mit allen möglichen Parabeln untersucht. Es eiweist sich jedoch wiederum als zweckmäßig, die Tg/^-Kurve nur einmal zu zeichnen und lediglich die Parabel zu verändern. Alan sieht zunächst, daß die in Fig. 15 gezeigte Parabel keinen hohen Verstärkungsfaktor liefert. Dazu müßte sie der anderen Kurve so eng wie möglich folgen, so daß eine kleine Verschiebung der Parabel zu einer großen Verschiebung des Gleichgewichtspunktes P führt Das kann man aber nur erreichen, wenn es kein reelles S₀ gibt, also S₀ ² < ο ist und die Parabel die Abszissenachse nicht schneidet. In diesem Falle gibt es also keinen spannungsfreien Zustand, d. h. das Häutchen muß bereits im ebenen Zustand eine gewisse Spannung aufweisen. Das kann dadurch erreicht werden, daß man ihm einen etwas größeren Ausdehnungskoeffizienten als der Grundfläche gibt.

Ein solch einem im Ruhezustand gespannten Häutchen entsprechendes Diagramm zeigt Fig. 16. Hier schmiegt sich die ASfS-Pa.ra.bel der Tg/f-Kurve eng an. Das bedeutet, daß das Häutchen in jeder Stellung nahezu im Gleich- no gewicht ist. Nähert es sich nämlich der Grundplatte, so genügt die zunehmende Erwärmung durch absorbierte Hilfsstrahlung, um es in dieser Lage zu halten. Daher genügt bereits eine minimale Primärstrahlung, um dieses Gleichgewicht erheblich zu überschreiten. Dieser empfindliche Zustand kann mit einem ursprünglich gespannten Häutchen immer erreicht werden, falls die Intensität der Hilfsstrahlung nur genügend groß ist. Wird dann die Intensität noch weiter gesteigert, so wird das Häutchen instabil.

Immerhin hat diese Einrichtung noch den Nachteil, daß der ebene Anfangszustand labil ist, da sich ja das Häutchen ebensogut nach innen wie nach- außen wölben kann. Diese Zweideutigkeit kann man indessen leicht beseitigen^ wenn man einen bestimmten Gasdruck auf die Außenseite des Haut chens wirken läßt. Die relative Ausdehnung AS_P/S, die durch einen bestimmten« Druckto erzielt wird, ist proportional dem Abstand ζ des Häutchens von der Ursprungsebenei, in der das Gleichgewicht herrscht. Wenn daher der Druck- allein wirkt!, findet man das Gleichgewicht als Schnittpunkt einer Hyperbel qxxvsAJz mit der A SJS-KwrvG. Statt dessen kann man natürlich auch die Druckhyperbel (gestrichelte Linie in Fig. i6) von AS/S abziehen und den Schnittpunkt der resultierenden Kurve A S_resJS (strichpunktiert) in Fig. i6) mit der Nulllinie aufsuchen. Er gibt die Gleichgewichtswölbung Z_{0 p} für den Gasdruck allein. Wird nun primäre Strahlung auf dias Element gelenkt, so entsteht das Gleichgewicht bei Q statt bei P. Da der Widerstand eines gewölbten Häubchen® gegen Druck außerordentlich zunimmt, ist der allgemeine Verlauf der resultierenden Kennlinie nuir wenig geändert, aber der Anfangspunkt Q ist wohl definiert, und es besteht daher keine Gefahr, daß das Häutchen sich nach außen wölbt, da es dann durch die ebene Lage hindurchgehen müßte, in der es nicht dem geringsten äußeren Druck standhalten kann.

RelaisBchirme dieser Art mit positiver Rückkopplung und sehr hohem! Verstärkungsfaktor, die für Kathodenstrahlröhren nicht uneingeschränkt einsatzfähig sind, falls dort hohes Vakuum verlangt wird, eignen sich besonders für Bildwandler, die entweder in der Außenluft O'der unter vermindertem, Druck arbeiten können. Solche Schirme können ferner zur Anzeige von mechanischen Kräften, z. B. zur Schallaufzeichnung, oder zmr Herstellung akustischer Bilder mit sehir kurzen Schallwellen besonders in Unterwiasseranordnungen dienen.

Sie besitzen aber auch für die Verwendung in Kathodenstrahlröhren Vorteile. In Relaisschirmen nach Fig. 11 streben nämlich· die elektrischen Ladungen, die von den Elektronen auf dem Häutchen gebildet werden, den Zwischenraum zwischen Häutchen und Unterlage zu verkleinern, d. h. sie wirken dem Wärmeeffekt gerade entgegen. In Schirmen nach Fig. 13 haben indessen beide Effekte dasselbe Vorzeichen, so daß es nicht notwendig ist, alle Ladungen unbedingt zu entfernen, sofern nur ihre Ansammlung nicht die Fokussierung desi Strahles zerstört oder gar die Elektronen vom Schirm fernhält. Die von den Ladungen erzeugten Potentiale sind umgekehrt proportional der elektrischen Kapazität der Elementarhäutchen. Wenn daher die Kapazität groß gemacht werden kann, so läßt sich die Empfindlichkeit des Schirmes beträchtlich steigern. In diesem Fall wird die Unterlage aus einem Halbleiter gemacht oder zum mindesten mit einem solchen bedeckt.

In Fig. 17 ist die Anwendung von Relaisschirmen nach der Erfindung für Bildwandler dargestellt, insbesondere zur Umwandlung von infraroten Bildern in sichtbare Bilder. Solche Geräte können z. B. zur Sicht durch Dunist oder Dampf verwendet werden. Ahnliehe Geräte können aber auch als selbständige Bildverstärker, z. B. zur Projektion von Fernsehbildern im Zusammenhang mit gewöhnlichen Kathodenstrahlröhren, verwendet werden. Das in Fig. 17 dargestellte Gerät gibt zugleich ein Beispiel für die wiederholte Anwendung des oben erklärten Prinzips der inneren Rückwirkung und zeigt, wie es durch äußere optische Rückwirkung verstärkt werden kann.

In dem Auszug 42 ist ein Objektiv 41 angebracht, das ein Bild des zu sehenden oder zu untersuchenden Gegenstandes auf dem Relaisschirm 43 entwirft, der entsprechend der Fig. 13 ausgebildet sein möge. Im: Falle, daß die primäre Strahlung langwelliges Infrarot ist, können die Linsen z. B. aus Steinsalz gemacht sein, während das Häutchen aus dunklem, aber nicht völlig undurchsichtigem zerstreuendem: oder aufgerauhtem Glas besteht, so· daß das verstärkte positive Bild von der Rückseite des Schirmes durch das Fenster 44 beobachtet werden kann. Der Relaisschirm. 43 befindet sich auf einem rechtwinkligen Glasprisma 45 und in optischem Kontakt mit diesem. Die Hypotenuse des Prismas wird mit nahezu parallelem! Licht bestrahlt, das durch den Spiegel 46 und- die Linse 47 von der Hilfslichtquelle,48 kommt, die z. B. als Hochdruckquecksilberbogen zwi- ¹⁰S sehen Wolfiramelektroden ausgebildet sein kann.

In dem reflektierten Licht entsteht also· ©in negatives verstärktes Bild; vom Schirm 43 mit Hilfe der Lins© 49 wird dieses Bild auf einen zweiten Relaisschirm: 50 von der gleichen Art wie 43 geworfen. Der Schirm 50 wird mit Hilfslicht von derselben Quelle 48 bestrahlt, und zwar über den Spiegel 51 und die Linse 52. Durch das von 50 reflektierte ^1X5 Licht wird ein zweites verstärktes positives Bild hergestellt. Dieses wird wiederum durch die Linse 49 auf 43 geworfen und verstärkt somit das primäre Bild. Ein Teil des Lichtes diffundiert durch den Schirm; 43 und wird zvtsammen mit dem, Licht, das von der anderen Seite des¹ Prismas einfällt!, sichtbar. Dabei

genügt bereits ein kleiner Teil der Lichtintensität innerhalb des optischen Systems um das Bild sichtbar zu machen, während der größere Anteil der Energie nur dazu dient, die notwendigen Temperaturdifferenzen und Bewegungen zu erzielen.

Das gesamte optische System ist in einem Gehäuse 53 untergebracht. Wenn hohe Empfindlichkeit erfordert wird, muß die Intensität der Lichtquelle auf einen kritischen Wert geregelt werden. Die relativen Werte der durch die Linsen 47 und 52 hindurchgehenden Lichtintensitäten können z. B. mittels Filtergläsern oder rotierenden Sektoren eingestellt werden. Ersichtlich ist die Empfindlichkeit dieser Anordnung nur durch die Genauigkeit begrenzt, mit der die Relaisschirme gleichgemacht und die Beleuchtung konstant gehalten werden kann. Die Lichtausbeute der Quelle 48 braucht nicht allzu hoch zu sein, wenn nur der größte Teil der Strahlung durch die Prismen und Linsen ohne zu große Absorption hindurchgeht.

Der optische Elementarprozeß, der der Ernndung zugrunde liegt, ist beträchtlich chromatisch, d. h. abhängig von der Wellenlänge der Hilfslichtquelle. Wenn also weißes Licht zur Beleuchtung benutzt wird, dann, sind die Halbtöne violett oder bläulich im reflektierten und rötlich im durchgehenden (gestreuten) Licht. Das ist im Fall von Infrarotbildwandlern von untergeordneter Bedeutung, kann aber beim Fernsehen stören. Man kann diese Erscheinung indessen auf zwei Weisen eliminieren oder vermindern.

Der eine Weg ist der, daß man Licht verschiedener Wellenlänge auf dem Schirm unter verschiedenen Einfallswinkeln einfallen läßt, rotes Licht unter einem mehr streifenden, violettes Licht unter einem mehr dem normalen Winkel angenäherten, so daß die Größe β in Gleichung (2) im wesentlichen konstant ist. Dazu kann man das Hilfslicht spektroskopisch zerlegen, z. B. durch Prismen, oder mehrere Lichtquellen verschiedener Farben in geringem Abstand voneinander anbringen und so auswählen, daß die Mischung weißes Licht ergibt.

Ein anderer Weg besteht darin, daß ein fluoreszierender Projektionsschirm benutzt wird, welcher, wie es die meisten Fluoreszenzstoffe tun, genau oder nahezu genau das gleiche Spektrum aussendet, unabhängig davon, ob er mit ultraviolettem oder sichtbarem Licht angeregt wird. So erhält man einen starken Untergrund gleicher Farbe, vorzugsweise weiß, auf dem die chromatischen Unterschiede weniger auffallen. Um den chromatischen Fehler ganz zu vermeiden, kann man 6a eine rein ultraviolette Hilfslichtquelle verwenden, z. B. die starke Ouecksilberlinie bei Ä, und diese erst auf dem Projektionsschirm in sichtbares Licht verwandeln. Man hat dabei den Vorteil einer hohen Empfindlichkeit des Relaisschirmes, da zur Steuerung kurzer Wellenlängen kleinere Bewegungen erforderlich sind.

Es ist ersichtlich, daß die dargestellten Ausführungs- und Anwendungsbeispiele noch zahlreicher Änderungen und Verwendungen fähig sind, die ebenfalls in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen.

Claims (19)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Anordnung zur Steuerung von Wellenstrahlung durch Wellen- oder Korpuskularstrahlung mit Hilfe eines Relais oder Relais Schirmes, bei der das Relais bzw. ein Element des Schirmes aus zwei Schichten besteht, die ihren Abstand unter der Einwirkung der steuernden (primären) Strahlung in dem Bereich der Größe einer Wellenlänge der zu steuernden (sekundären) Strahlung ändern, und die Quelle der sekundären Strahlung so angeordnet ist, daß die sekundäre Strahlung im Winkelbereich der Totalreflexion auf die innere Begrenzungsfläche der ihr benachbarten Schicht trifft, so daß sich unter dem Einfluß der primären Strahlung der an den Schichten total reflektierte bzw. durch sie hindurchgehende Anteil der sekundären Strahlung ändert, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der beiden Schichten als die primäre Strahlung absorbierendes und unter ihrer Einwirkung sich erwärmendes und ausdehnendes oder von ihr mechanisch gesteuertes Häutchen ausgebildet ist.
2. 2. Relais oder Relaisschirm nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Häutchen mit seinem Rand an dem Grundkörper befestigt ist und seine Bewegung in einer Änderung seiner Durchwölbung besteht, wobei im Fall eines Relaisschirmes die Randbefestigungen der einzelnen Elemente vorzugsweise ein regelmäßiges Muster oder Netz bilden.
3. 3. Relais oder Relaisschirm nach An-Spruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper auf der dem Häutchen zugewendeten Seite ihm gegenüber konvex ausgebildet ist.
4. 4. Relais oder Relaisschirm nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper auf der dem Häutchen zugewendeten Seite ihm gegenüber konkav ausgebildet ist.
5. 5. Relais oder Relaisschirm nach An- iao spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Häutchen bereits bei fehlender Primär-

   Strahlung eine gegenüber dem Grundikörper konvexe Durchbiegung besitzt.
6. 6>. Relais, oder Relaisschirm nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dlas Häutchen bei fehlender Primärstirafolung¹ leicht gespannt ist, so daß es¹ im Hochvakuum, eben wäre, und das Relais oder der Schirm in einem· Raum mit merklichem Gas- oder Luftdruck Verwendung ίο findet.
7. 7. Relais oder Relaisschirm nach einem oder mehreren der vorhergehenden An^- spräche zor Verwendung in Elektronienstrahlröhreni, dadurch gekennzeichnet, daß die der Elektronenstrahlung zugewendete Schiebt mit einem, leitenden und/oder fluoreszierenden und/oder sekundäremiiftierenden Stoff überzogen ist.
8. 8. Relais oder Relaiisschirm nach einem ao oder mehreren der vorhergehendeni Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Schicht für die sekundäre Strahlung durchlässig und auf ihrer Oberfläche aufgerauht ist.

   as
9. 9. Relais oder Relaisschirm nach einem

   oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet¹, daß die bewegliche Schicht die sekundäre Strahlung diffus streut.
10. 10. Relais oder Relaisschirm nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper für die primäre Strahlung durchlässig ist.
11. 11. Relais¹ oder Relaisschirm nach einem oder mehreren der Ansprüche* 1 bis· 9, dla^ durch gekennzeichnet, daß dier Gruiwl·- körper die primäre Strahlung· absorbiert.
12. 12. Relais oder Relaiisschirm nach einem oder mehreren der vorhergehenden Anspüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Schichten den gleichen Brechungsindex für die sekundäre Strahlung' aufweisen.
13. 13. Anordnung mit einem Relais¹ oder Relaisschirm. nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch, gekennzeichnet, daß dlie sekundäre Strahlung einfarbig ist.
14. 14. Anordnung mit einem Relais· oder Relais'schirm. nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das von der sekundären Strahlung erzeugte Bild auf einem Leuchtschirm entworfen, wird, der unter ihrem Einfluß in anderer Farbe, vorzugsweise weiß·, leuchtet.
15. 15. Die Verwendung eines Relais nach dien Ansprüchen 1 bis 14 ziuir Tonaufzeichnung unter Beeinflussung der beweglichen Schicht durch Schallwellen-.
16. 16. Die Verwendung eines Relaisschirmes nach den Ansprüchen 1 bis 14 zur Wiedergabe von Schallbildern unter Beeinflussung der beweglichen Schicht durch Schallwellen.
17. 17. Die Verwendung eines Relaiisschirm.es nach den Ansprüchen 1 bis 14 an Stelle eines Leuchtschirmes in einer Kathodenstrahlröhre zur Projektion für Oszillographen- oder Fernsehzwecke.
18. 18. Die Verwendung eines Relaisschirme» nach den Ansprüchen 1 bis 14 zrar Bildumwandlung oder -verstärkung.
19. 19. Die Verwendung eines Relais oder Relaisschirmes nach den Ansprüchen. 1 bis 17 in zwei oder mehreren aufeinanderfolgenden Stufen.

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

    Deutsche Patentschriften Nr. 572 624, 651 086;

    britische Patentschrift λ" r. 467 918; Zeitschrift »Popular Wireless«, Bd. 32, ^s-3'7·

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

    I 5776 2.54