DE877782C

DE877782C - Kathodenstrahlbildabtaster

Info

Publication number: DE877782C
Application number: DET1182D
Authority: DE
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1935-08-19
Filing date: 1935-08-20
Publication date: 1953-05-26

Description

Kathodenstrahlbildabtaster Die Erfindung bezieht sich auf einen Kathoden, strahlbildabtaster, bei dem vom Kathodensträhl ein durch Photoelektronen hervorgerufenes Ladungsbild abgetastet wird. Dabei kann. das Bild sowohl auf derjenigen Seite der Abtastfläche, die von dem Kathodenstrahl bestrichen wird, als auch auf der gegenüberliegenden Seite erzeugt, werden. Gemäß der Erfindung wird mittels der von, einer photoaktiven Schicht, auf die ein optisches Bild projiziert wird, ausgehenden Photoelektronen auf einer HaIbleiterschicht ein Ladungsbild erzeugt, das von einem Kathodenstrahl abgetastet wird. Insbesondere soll die Halbleiterschicht aus Schwermetalloxyden, Metallsulfiden (z. B. Kiese und Blenden*), aus Uralidioxyd, Selen, oder Tellur angefertigt sein. Eine Reihe, von Ausführurigsformein der, Erfindung werden im folgenden beschrieben und sind, in der Zeichnung scheniatisch veranschaulicht.
In Abb. i bedeutet io eine Halbleiterschicht, die sich auf einer Metallunterlage i i aus Kupfer oder .Nickel in einem Vakuumgefäß befindet, und vor welcher ein feinmaschiges Gitter 12 oder eine Ring,-elektrode 13 angeordnet ist. Es ist außerdem getrennt von der Halbleiterschicht eine lichtelektrische Schicht 14 innerhalb, desselben Vakuumgefäßes vorhanden" auf welche mittels eines außerhalb des Vakuumgefäßes befindlichen Objektivs 15 ein optisches Bild des fernzuübertragenden Gegenstandes entworfen sind. Die von der lichtelektrischen Schicht 14 ausgehenden, Photoelektronen werden mittels einer elektrostatischen öder elektro# magnetisch wirkenden elektronenoptischen Anordnung auf die Halbleiterschicht io geleitet, so daß die Stromdichte der auf die Halbleiterschicht auftreffenden Photo,clektronen i:n jedem Punkte der Flächenhelligkeit des fernzuübertragenden, Bildes ents#richi. - Aiif -derselben Seite der Halbleiterschicht, auf -der die lichtelektrische Schicht 14 liegt, befindet sich auch ein Kaihodenstrahlrohr 16, welches die-, üblichen Einrichtungen zur Erzeugung, Konzentrierung und Ablenkung des Kathodenstrahls enthält.
Die in Abb. i dargestellte Einrichtung arbeitet in der Weise, daß aus der lichtelektrisch wirksamen Schicht 14 Elektronen mittels der elektronenoptischen Anordnung auf den Halbleiter geleitet worden, und zwar in einer Menge, die der j eweiligen Belichtungsintensität des betreffenden Flächenelementes der Schicht 14 entspricht, und sich somit im Halbleiter eine Raumladungsschicht ausbildeit, deren Größe an jeder Stelle des Halbleiters, paxallei zu seiner Oberfläche gemessen, von der Flächenhelligkeit des betreffenden -Bildelernentes abhkingt. Wenn nun bei der Abtastung durch den Kathodenstrahl ein bestimmtes Flächenelement der Halbleiterschicht getroffen wird, so findet an dieser Stelle des Halbleiters eine Emission, von Sekundärelektronen statt, die von der Größe der Raumladung im Halbleiter abhängig ist. Die Sekundärelektronen wandern von der Halbleiterschicht zu der Sekundäremissionsanode i?, oder 13 und von dort über einen Widerstand 17 zu der MetaJ1platte ii zurück. An dem Widerstand 17 bildet sich also, ein Spannungsabfall aus, dessen zeitlicher Verlauf der Helligkeitsverteilung über die Bildzeilen entspricht und der infolgedessen dazu benutzt werden kann, nach entsprechender Verstäxkung einen Hochfrequenzsender zu modulieren.
Eine anderei Ausführungsform ist in der Abb, 2 veranschaulieht. Diese unterscheidet sich von derj enigen nach Abb. i dadurch, daß die lichtelektrisch wirksame, Schicht 14 sich nicht von dem Halbleiter entfernt, sondern vielmehr zwischen der Halbleiterschicht io und der Metallelektro,de ii befindet, und daß ein Bild des fernzuübertragenden Gegenstandes unmittelbar auf der Halbleiterschicht entworfen wird. Die von der lichtelektrischen Schicht 14 abgegebenen Elektronen treten in den Halbleiter ein, so- daß in diesem ein Ladungsbild des femzuübertragenden Gegenstandes erzeugt wird. - In der Wirkungsweise, insbesondere bezüglich der Abhängigkeit der Sekundäremissionsstromstärke von der Raumladung im Halbleiter, entspricht die Anordnung nach Abh. 2, im- übrigen völlig derjenigen nach Abh. i.
- Die Anordnung nach Abb. i und 2, kann. auch in der Weise abgewandelt werdend daß zwischen der Halbleiterschicht io und der MetaJ1platte i i eine Isolierschicht, angebratcht wird. Auch in. diesean Falle bleibt die Wirkungsweise,. insbesondere hinsichtlich der Abhängigkeit der Sekundäremissionsst4rke, von der Raumladung im Halbleiter unver-ZD ändert; es findet lediglich ein kapazitiver Übergang des Stromes, derdurch den Außenwiderstand 17 in Abb. i und :2 hindurchfließt, von der Metallplatte ii auf die Halbleiterschicht io statt. Die entsprechende Anordnung ist für den, Fall, daß die lichtelektrisch wirksaxne Schicht sich unmittelbar an der HaJbleiterschicht befindet, in der Abb. 3 wiedergegeben und für den Fall, daß die lichtelektrisch wirksame Schicht von der Halbleiterschicht getrennt ist, in Abb-. 4, In beiden Fällen ist die Isolierschicht zwischen Halbleiter und Metallplatte mit iS bezeichnet, die übrigen Bezugszeichen entsprechen denjenigen in Abb-. i oder in Abb. 2. In Abb. 3 ist die Sekundäremissionsanode in Form eines Drahtnetzes 12 dargestellt und in Abb. 4 in Form einer Ringelektrode 13.
Die Verwendung einer Halbleiterschicht gemäß der Erfindung kann auch. deraxt geschehen, daß der abtastende Kathodenstrahl und die Lichtstrahlen, bzw. die Photoelektronen, welche die Raumladung innerhalb der Halbleiterschicht erzeugen, von verschiedenen Seiten auf die Halbleiterschicht auftreffen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise die Metallplatte so dünn ausgeführt werden, daß siei fur die Lichtstrahlen, -welche von der der Halbleiterschicht abgewendeten Seite aus a-uf sie, auffaRen' durchlässig ist. Eine entsprechende Anordnung ist in der Abb. 5 dargestellt. Die Halbleiterschicht ist wieder mit io bezeichnet, die lichtelektrisch wirksame Schicht mit 14 und die Metallbelegung mit ii. Diese letztere ist, da. sie so dünn auisgeführt sein muß, daß das fernzuübertragende Bild mittels der, Linse 15 durch sie hindurch projiziert werden kann, punktiert dargestellt. Der Kathodenstrahl trifft auf die der lichtelektrischen Schicht 14 abgewandten Seite des, Halbleiters io auf.
Schließlich kann eine Einrichtung gemäß der Erfindung, bei der die Lichtstrahlen bzw. die Photoelektronen einerseits und der -,#£btaststrahl andererseits von entgegengesetzten Seiten. auftreffen, auch gemäß der Abb-. 6 und 7 ausgeführt werden. In Abb.. 6 besteht die Halbleiterschicht im Gegensatz zu den früheren Abbildungen nicht aus einer zusammenhängenden Platte, sondern vielmehr aus einzelnen Elenienten ig, welche in den Öffnungen eines feinmaschigen Drahtgitters:2o angebracht sind. Die Photoelektronen werden auf diese Haffileiterelemente ig mit Hilfe einer elektronenoptischen Anordnung, ebenso wie an Hand der Abb. z beschrieben, geleitet. Bei genügend hohem Widerstand des Halbleiters können sich die Einzelelemente ig auch gegenseitig berühren; in diesem Fallei können nicht nur die Gitteröffnungen, sondern auch die Gitterdrähte selbst mit einer Halbleiterschicht überzogen sein, wie in Abh. 6 unten angedeutet, was die Her'stellung wesentlich erleichtert. Zwischen den Halbleiterelernenten, ig und dem Drahtnetz 2-o kann sich auch ein isolierender Überzug zi befinden, wie in Abb. 7 dargestellt, der sich z. B. durch Emaillieren des Netzes:2o herstellen läßt. In diesem letzteren Fall findet der Stromitbergang von den Drähten des Gitters:2o auf die Halbleiterelemente ig auf kapazitivem Wege statt.
Die genannten Beispiele für einen Halb#leiter im Sinne der Erfindung sind, wie ausdrücklich bemerkt werden soll, nicht erschöpfend. Es ist vielmehr darauf hinzuweisen, daß als Halbleiter im Sinne der Erfindung jedes Material verwendet werden kann, dessen, Sekundäretnission von der Stromdichte der auf dasselbe auftreffenden, Primärelektronen abhängt. Man kann diesen Effekt mit einer Raumladung innerhalb der Materie im Gegensatz zu der, bei Vakuumentladungsgefäßen, im Vakuum sich ausbildenden Raumladung erklären. Bei denjenigen der Ausführungsbeispiele, bei welchen. eine durchgehende Halbleiterschicht vorhanden ist, ist außerdem noch zu fordern, daß der Widerstand der Halbleiterschicht in Richtung ihrer Oberfläche so gering ist, daß sich die Raumladungen an den verschiedenen. Punkten innerhalb der Schicht nicht ausgleichen können. Die Frage, ob diese beiden Forderungen, nämlich die Ausbildung individueller Raumla,dungen und die Erhaltung derselben für ein bestimmtes Material, erfüllt sind, läßt sich praktisch nur durch einen Versuch entscheiden. Wenn das betreffende Material in einem Kathodenstrahlbildabtaster einen, von der Bildhelligkeitsverteilung abhängigen Strom liefert, handelt es sich um einen Halbleiter im Sinne der vorliegenden Erfindung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Kathodenstrahlbildabtaster, bei dem vom Kathodenstrahl ein, durch Photoelektronen hervorgerufenes Ladungsbild abgetastet wird, da,-durch gekennzeichnet, daß mittels der- von einer photoaktiven Schicht, auf die ein optisches Bild projiziert wird, ausgehenden Photoelektronen auf einer Halbleiterschicht ein Ladungsbild erzeugt wird, das von einem Kathodenstrahl abgetastet wird.
2. Kathodenstrahlhildabtaster nach An, spruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Kathodenstrahl abgetastete Halbleiterschicht aus Schwermetalloxyden, Metallsulfiden, (z. B. Kiese und Blenden), Urandioxyd, Selen oder Tellur besteht. 3. Kathodenstrahlbildabtaster nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschicht auf der dem Kathodenstrahl abgewandten Seite an einer Schicht aus gut leitendem Material, z. B. Kupfer oder Nickel, anliegt, die ihrerseits mit der ersten Stufe, des Bildverstärkers leitend verbunden ist. 4. Kathodenstrahlbildabtaster nach Anspruch 3, dadurch, gekennzeichnet, daß zwischen Halbleiterschicht und gut leitender Schicht (Signalplatte) eine Isolierschicht (Glimmer, Glas, Quarz oder isolierende Metalloxyde) angeordnet ist. 5. Kathodenstrahlbildabtaster nach Anspruch 1, 2 Oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine unmittelbar an der Halbleiterschicht aidiegende lichtelektrisch wirksame Schicht bei Projektion eines Lichtbildes auf diese ein Eleiktronenbild innerhalb der Halble#iterschicht hervorgerufen wird, das mit dem Kathodenstrahl abgetastet werden kann (z. B. Sperrschichtphotozellenanordnung). 6. Kathodenstrahlbildabtaster nach An#-spruch i und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalplatte so dünn ausgeführt ist, daß das Lichtbild von der der Halbleiterschicht abgewandten Seite her durch sie projiziert werden kann. 7. Kathodenstrahlbildabtaster nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladungsbild von der einen Seite her auf einen Schirm projiziert wird und daß der Schirm aus einem gut leitenden, feinmaschigen, Gitterwerk gegebenenfalls mit einem Isolierüberzug besteht, dessen Öffnungen mit einer dünnen. Halbleiterschicht ausgefüllt oder das von einer dünnen Halbleiterschicht überzogen ist.