DE838169C

DE838169C - Vakuumröhre mit einem Strahl von Teilchen (Elektronen) zur Erregung einer Leuchterscheinung

Info

Publication number: DE838169C
Application number: DENDAT838169D
Authority: DE
Inventors: Paris Maurice Ppntc
Original assignee: Compagnie Generale de Telegraphie sans FiI, Paris
Priority date: 1946-02-09
Publication date: 1952-03-27
Also published as: GB648823A; FR923646A; US2577628A

Description

Bei verschiedenen Aufgaben, wie beim Fernsehen, muß in einem Punkt eine Leuchtenergie durch ein Bündel von bewegten Teilchen erzeugt werden. Gegenwärtig handelt es sieh im allgemeinen um Elektronen.

Dies ist der Fall bei den für Fernsehempfang verwendeten Röhren, sei es, daß das erzeugte Leuchtbild direkt beobachtet oder auf einen Schirm geworfen wird.

Offenbar muß die durch die Umwandlung des Bildes der Teilchen erzeugte Helligkeit möglichst groß sein, da die Größe der Bilder durch diese charakteristische Eigenschaft begrenzt wird. Beim gegenwärtigen Stand der Technik bedient man sich gewöhnlich der durch Kathodenstrahlen hervorgerufenen Fluoreszenz gewisser Stoffe, und zahlreiche Untersuchungen wurden durchgeführt, um den Leuchtwirkungsgrad dieser Erscheinung· zu steigern, und zwar sowohl hinsichtlich der Natur der von den Strahlen getroffenen Schirme als auch hinsichtlich der Energie der Strahlen. Auf diesem Wege ist man jedoch durch das Bestreben beschränkt, einen Kathodenfleck mit kleinen Abmessungen zu erzeugen, wodurch der von dem

Strahl übertragenen Stromstärke gewisse Grenzen auferlegt sind und man zur Anwendung von sehr hohen Beschleunigungsspannungen geführt wird, die manchmal bis nahe an iooooo V gehen. Unter diesen Umständen ist es schwierig, ausreichend stabile Leuchtschirme herzustellen, die unter dem Elektronenstoß nicht verbrennen oder die auf die Dauer nicht tonen, wodurch unangenehme Farbänderungen verursacht werden.

ίο Die Erfindung bezieht sich auf Mittel, welche die Herstellung eines haltbaren Leuchtschirmes ermöglichen, dessen verschiedene Punkte der Modulation des Erregerbündels folgen können. Sie ergibt eine neue Lösung des Problems der Röhren zur Um-Wandlung von kinetischer Energie in Leuchtenergie mit Anwendung zur Wiedergabe von Fernsehbildern, ohne daß die Erfindung auf diese Anwendung beschränkt wäre. Zu diesem Zweck benutzt die Erfindung die Leuchterregung von Gasen oder Dämpfen, die von Teilchenstrahlen, insbesondere Elektronenstrahlen, durchsetzt werden.

Es ist bekannt, insbesondere seit den Versuchen von Coolidge, daß ein Bündel von sehr schnellen Elektronen/-" (Abb. i),~das in beliebiger Weise in der Vakuumröhre T hergestellt wird und ein dichtes dünnes Fenster F durchsetzt, in der Luft ein Ltuchtbüschel in dem Bereich hervorbringt, wo die Elektronen von den Luftmolekülen bei atmosphärischem Druck angehalten werden.

Gemäß der Erfindung wird diese Erscheinung auf eine neuartige Weise ausgenutzt, wie dies aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung hervorgeht.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß man den Druck des Gases erhöht, um das ausgesandte Licht in der Weise zu lokalisieren, daß ein genügend kleiner Punkt erzeugt wird, um eine gute Bildschärfe zu ermöglichen, während gleichzeitig Verbesserungen an dem Austrittsfenster die Anwendung des Grundgedankens möglich machen und den Raster des Systems festlegen.

Zu diesem Zweck wird eine Kathodenröhre C (Abb. 2) mit einem dichten, sehr dünnen Fenster F versehen. Die Röhre kann in herkömmlicher Weise ausgebildet sein, beispielsweise mit zwei elektrischen Linsen L₁, L₂ und mit Ablenksystemen, die als magnetische Systeme M₁, M₂ dargestellt sind. Gemäß einer an sich bekannten Technik wird bei / ein Bild einer Blende erzeugt, welche den Fleck definiert, und die Abtastsysteme ermöglichen die Abtastungeines beträchtlichen Teils des Fensters/⁷, wodurch ein Elektronenbild bestimmt wird, das das übertragene Lichtbild wiedergibt. Die Stärke des Bündels wird dabei z. B. durch die Elektrode W moduliert.

Gemäß der Erfindung wird mit dem für die Elektronen durchlässigen Fenster F eine Kammer V verbunden, die mit einer lichtdurchlässigen Glasplatte (/" ausgerüstet ist. In dieser Kammer befindet sich ein Gas, welches bei T unter der Wirkung der l>ei / vereinigten Elektronen zum Leuchten kommt. Dieses Leuchten muß soweit wie möglich lokalisiert werden und dieses Ziel wird durch Anwendung eines Gases unter hohem Druck erreicht. Der anzuwendende Druck hängt von der Geschwindigkeit der Elektronen des Bündels, von dem Gas und der zu erreichenden Bildschärfe ab. Er kann von einigen Atmosphären bis zu einem Mehrfachen von zehn Atmosphären schwanken. Die Anwendung von höheren Drücken kann ebenfalls in Betracht gezogen werden, je nach der Widerstandsfähigkeit des Fensters F, für das die Erfindung eine besonders bevorzugte Ausführungsform vorsieht.

Das Fenster F muß gemäß seiner Aufgabe sehr dünn sein. Es könnte z. B. aus Aluminium von Y₁₀₀ mm bestehen. Dieses Metall ist verhältnismäßig leicht ohne Poren zu erhalten.

Dieses Fenster muß ausreichende Abmessungen haben, um ein Bild mit guter Bildschärfe zu erhalten, und wenigstens mit den gegenwärtig bekannten Stoffen könnte diese Folie die Druckdifferenz zwischen den beiden Räumen C und V nicht aushalten. Gemäß der Erfindung wird das Fenster unter Verwendung eines widerstandsfähigen Gitters ausgebildet, dessen Raster in Abb. 3a wiedergegeben ist und an welchem das durchscheinende Fenster 2 (Schnitt 3b) angekkabt oder abgestützt wird. Bei 3c ist der Schnitt eines Elements dieser Zellenbauart wiedergegeben. Eine Verbesserung besteht darin, daß man die Seiten des Rasters in Richtung auf den Umlaufbereich des Bündels in der Röhre ausrichtet, so daß das Bündel an den Seiten des Bildes nicht zu sehr abgefangen wird. Die durchlässige Folie kann dann aus einem leichten Stoff, sei er metallisch oder halbisolierend, bestehen. In die erste Stoffgruppe fällt z. B. Aluminium, in die zweite gehören Folien aus plastischen Stoffen, die man in sehr kleinen Stärken von wenigstens 100 μ erhalten kann.

Der Raster kann selbst fein sein, wenn man ihn aus geeigneten Metallen herstellt, wie z. B. Stahldrähte mit hohem Widerstand, die zu einem Raster ineinandergefügt sind. Die Form des Gitters selbst kann entweder aus Vierecken zusammengesetzt oder auf parallele Drähte beschränkt sein.

Schließlich kann das Fenster mit seinem Raster gleichzeitig durch Preßformung hergestellt werden, so daß man eine geriffelte Folie erhält, deren Maschentiefe in Abhängigkeit von dem auszuhaltenden Druck bestimmt werden kann. Die Riffelung kann im übrigen zu beiden Seiten des für die Elektronen durchlässigen Teils vorgenommen werden (Abb. 4aund4b). Die Preßformung kann auf einem metallischen Raster vorgenommen werden, wodurch ein besonders widerstandsfähiges Fenster erzielt wird. Der Teil der Maschen c, welcher der Röhre C zugewendet ist, kann im übrigen in der Weise metallisiert werden, daß sein Potential genau festgelegt wird, was ein Vorteil ist gegenüber den Schirmen, die "durch Transparenz leuchtend sind. Diese Bauart ermöglicht sehr feine Maschen, in der Größenordnung von Y₁₀ mm Weite, so daß ein Schirm von einigen Zentimetern bis zu 1 dm Seitenlänge ein gutes Bild ergibt.

Es sei hervorgehoben, daß der Raster des Bildes sich durch die Maschen des Fensters ergibt und

daß keine sehr weit getriebene Schärfe des Kathodenflecks erforderlich ist, was ein Vorteil ist für die Einfachheit des Röhrenaufbaus.

Die Farbe des Bildes wird bestimmt durch die A^Tatur des Gases, und bei einer Einrichtung gemäß der Erfindung steht dem Fachmann eine sehr weite Farbmskala zur Verfügung und gleichzeitig ein Schiim, der nach seiner Natur nicht Gefahr läuft, scinc Farbe zu ändern oder eine Ermüdung zu

ίο zeigen.

Die Röhren gemäß der Erfindung eignen sich demnach nicht nur für alle Anwendungen, bei welchen man eine Teilchenenergie in eine Leuchtenergie einer Farbe umwandeln will, sondern auch für das Farbfernsehen. Zu diesem Zweck können mehrere, z.B. drei, Röhren mit Grundfarben gleichzeitig verwendet werden, indem man ihre Projektionen durch geeignete optische Systeme auf einem Schirm überlagert.

Man kann auch ein einziges Kathodensystem zur lirregung von vier Gaskammern benutzen, die z. B. nach Abb. 5 angeordnet sind, welche die zusammengesetzte Röhre in Sicht von der Seite der Fläche der Kammern aus darstellt. Die mittlere Lage des Bündels wird durch eine Polarisation der Ablenksysteme l>estimmt, welche die Abtastung in den gewünschten Farben1>ereich bringt, wo1>ei jede Kammer die erforderliche Farl>e erzeugt, damit die Überlagerung der vier Farben ein weißes Bild ergibt. Ein Projektionssystem mit vier Linsen bewirkt die überlagerte Projektion der vier farbigen Bilder auf einem Schirm.

Eine Röhre mit einer gegebenen Farbe, die gemäß der F'rfinidung hergestellt ist, kann auf der Kathodenseite alle zweckmäßigen Verbesserungen erhalten. Insbesondere kann nach einem bekannten Verfahren, um trotz der großen erforderlichen Geschwindigkeit der Elektronen eine passende Abtastempfindlichkeit beizubehalten, die Abtastung mit langsamen Elektronen, z.B. 4000 bis 10 000 V, durchgeführt und eine zusätzliche Beschleunigung auf 100 000 oder 500 000 V durch eine Gruppe von elektrischen Linsen vorgenommen werden. Abb. 6 zeigt schematisch eine mit dieser Verbessierung ausgestattete Röhre gemäß der Erfindung.

Bei A' befindet sich die emittierende Kathode, L₁ und L₁ ist ein erstes elektrisches System, welches r>ei Abtastung durch die Felder M₁ und M₂ auf Grurid der Modulation des Bündels durch die Elektrode W ein Zwischenbild I₁ ergibt. Das System V₁, V₀ ergibt an dem Fenster F das endgültige Bild I₂ nach Beschleunigung der Elektronen bis auf die gewünschte Spannung. Die Riffelung des Fensters ist in einem gegenüber der Wirklichkeit stark vergrößerten Maßstab wiedergegeben, um die an Hand der AbI). 4b beschriebene Ausbildung darzustellen. Der Spannungsunterschied zwischen V₀ und A" kann z. B. 100 000 bis 500000 V sein, wobei die Verteilung der Spannungen zwischen den verschiedenen Elektroden je nach den Erfordernissen der Optik des Systems vorgenommen wird. Die Gaskammer ist bei (·' dargestellt. Die Innenfläche des Fensters wird vorzugsweise an den dicksten Teilen der Riffelung metallisiert,' so daß das Potential des Bereichs des endgültigen Bildes gut deflniert wird. _%

Die vorhergehende Beschreibung der Erfindung bedient sich des Ausdrucks Elektronen, jedoch ist die Erfindung auch bei Strahlen aus anderen geladenen Teilchen anwendbar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vakuumröhre mit einem Strahl von Teilchen (Elektronen) zur Erregung einer Leuchterscheinung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines punktförmigen Leuchtbereichs mit einem in der Wand der Röhre angebrachten durchlässigen Fenster eine ein Gas unter hohem Druck enthaltende Kammer verbunden ist.

2. Vakuumröhre mit einem Strahl von Teilchen (Elektronen) zur Erregung einer Leuchterscheinung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster gegen ein widerstandsfähiges Gitter anliegt, um seine Verformung unter der Wirkung des Gasdrucks zu vermeiden.

3. Vakuumröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster mit dem Gitter in Form einer geriffelten Folie hergestellt ist, die mit einem Male durch Preßformung erhalten wird und deren Maschentiefe in Abhängigkeit von dem einwirkenden Gasdruck bestimmt wird.

4. Vakuumröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Inneren der Röhre zugewendete Teil der Maschen metallisch gemacht ist, damit sein Potential gut definiert ist.

5. Einrichtung zum Parbfernsehen, gekennzeichnet durch die Vereinigung von mehreren Vakuumröhren nach Anspruch 1, unter Verwendung von Gasen mit hohem Druck, die so gewählt sind, daß sie bei Erregung durch Teilchenstrahlen, die durch die Bildströme moduliert sind, durch Leuchtwirkung farbige, je einer Grundfarbe entsprechende Bilder erzeugen, wobei ein Schirm und optische Systeme in der Weise angeordnet sind, daß auf dem Schirm die überlagerte Projektion der farbigen Bilder hergestellt wird.

6. Kathodenstrahlröhre mit in ihrer Wand angebrachten durchlässigen Fenstern und mit diesen Fenstern verbundenen Kammern, welche Gase unter Druck enthalten, die so gewählt sind, daß sie durch Leuchtwirkung verschiedene Färbungen annehmen, wobei Ablenksysteme in der Weise vorgesehen sind, daß mittels einer iao geeigneten Polarisierung von dem Elektronenstrahl der Röhre die den verschiedenen Färbungen entsprechenden Bereiche abgetastet werden können.

7. Einrichtung zum Farbfernsehen mit einer ias Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 6, dadurch

gekennzeichnet, daß die unter. Druck verwendeten Gase so gewählt sind, daß sie bei Erregung durch den von den Bildströmen modulierten Elektronenstrahl farbige, je einer Grundfarbe entsprechende Bilder hervorbringen, wobei ein Schirm und ein Projektionssystem, das ebenso viele Linsen besitzt, wie Kammern vorhanden sind, in der Weise angeordnet sind, daß die überlagerte Projektion der farbigen Bilder auf dem Schirm hergestellt wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

I 5137 4.