DE891305C

DE891305C - Discharge tubes with photoelectric cathode

Info

Publication number: DE891305C
Application number: DEF4594D
Authority: DE
Inventors: Werner Dr-Ing Hartmann
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1938-12-04
Filing date: 1938-12-04
Publication date: 1953-09-28
Also published as: BE437124A; FR872430A; NL60019C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Entladungsröhren-, bei denen auf eine Photokathode ein optisches Bild projiziert wird und bei denen die von der Photokathode ausgehende bildmäßige Elektronenemission auf einem Leuchtschirm wiederum als optisches Bild sichtbar gemacht oder mit einer Abtastblende bildpunktmäßig ausgewertet wird, um auf diese Weise Signale zu erhalten, die zur fernsehmäßigen Übertragung eines Bildes dienen können. Das Streben geht, dahin, derartige Kathoden im sichtbaren Spektralbereich oder für besondere Zwecke auch in bestimmten unsichtbaren Bereichen möglichst hoch und möglichst gleichmäßig empfindlich zu machen.The invention relates to discharge tube, in which an optical image is projected onto a photocathode and in which that of the photocathode outgoing imagewise electron emission on a luminescent screen, in turn, as optical Image is made visible or evaluated in terms of pixels with a scanning diaphragm in order to focus on this Way to receive signals that can be used for television transmission of an image. That The aim is to find such cathodes in the visible spectral range or for special purposes also in certain invisible areas as high as possible and as evenly sensitive as possible close.

Es ist bekannt, eine neue Art von Gasentladungen zu erhalten, wenn man als Kathode einen Halbleiter verwendet, der mit einer geeigneten Schicht eines isolierenden Materials versehen ist. Die Entladung ist durch ihre geringe Spannung bei hohen Stromdichten und das Fehlen von Hittorfschem Dunkelraum und Kathodenfall charakterisiert. Diese Erscheinung trägt die Bezeichnung Spritzentladung. It is known that a new type of gas discharge can be obtained if a semiconductor is used as the cathode used, which is provided with a suitable layer of an insulating material. The discharge is due to their low voltage at high current densities and the lack of Hittorfschem Characterized dark room and cathode drop. This phenomenon is called a syringe discharge.

Gemäß der Erfindung wird für Entladungsgefäße, insbesondere Bildwandler und Bildfänger- röhren mit Abtastblende eine Kathode verwendet, die aus einer Metallunterlage mit einer darauf befindlichen dünnen (etwa 0,1 mm starken) ,Schicht eines relativ gut leitenden Halbleiters besteht. Auf der Halbleiterschicht befindet sich ein hochisolierender Stoff in feinpulveriger Form. Dampft man darauf Silber in geeigneter Dicke, so bildenAccording to the invention, for discharge vessels, in particular image converters and image capture devices tubes with a scanning aperture used a cathode consisting of a metal base with a on top located thin (about 0.1 mm thick), layer of a relatively good conductive semiconductor consists. on The semiconductor layer contains a highly insulating substance in fine powder form. Steams if silver of a suitable thickness is then formed on it

sich nach der üblichen Formierung mit Sauerstoff und Cäsium auf den Pulverkörnern voneinander und von der halbleitenden Unterlage isolierte Elementarphotokathoden. Als Halbleiter eignet sich z.B. Aquadag, Siliciumkarbid oder Kupferoxyd, während für die pulverförmige Isolatorschicht im wesentlichen sauerstoffgesättigte Reduktionshalbleiter, wie Aluminiumoxyd, Tantaloxyd., Magnesiumoxyd, Siliciumoxyd, oder aber sauerstoffarme Oxydationshalbleiter, wie Kupferoxydul, in Betracht kommen. Die Art der Metallunterlage hat keinen. Einfluß auf die beabsichtigte Wirkung. Projiziert man auf das so hergestellte Raster ein optisches Bild, insbesondere das eines ultrarot strahlenden Körpers, so laden sich die einzelnen Elemente entsprechend der auf sie fallenden Energiemenge positiv auf. Durch diese Ladungen wird an der Oberfläche des Halbleiters über den kleinen Abstand der Isolierschicht eine hohe FeIdstärke erzeugt. Hierdurch werden mit dem Mechanismus des Tunneleffektes Elektronen ausgelöst, wobei die Menge der Elektronen durch die auf den einzelnen Photoelementen befindliche Ladungsmenge bestimmt wird." Die Elektronen treten mit einer Anfangsgeschwindigkeit von 20 bis 30 Volt aus. Es ist dabei möglich, daß ein Teil dieser Elektronen auf die Photoelemente trifft und dadurch eine Verwaschunig des Ladungsbildes entsteht. Im Hinblick auf die verhältnismäßig hohe Austrittsgeschwindigkeit der Elektronen wird die verursachte Störung nur sehr gering sein. Die Verwaschung des Ladungsbildes kann aber weiterhin dadurch in sehr geringen Grenzen gehalten werden, daß die ausgelösten Feldelektronen von einem starken Zugfeld erfaßt werden.after the usual formation with oxygen and cesium on the powder grains from each other and elementary photocathodes isolated from the semiconducting substrate. Suitable as a semiconductor e.g. Aquadag, silicon carbide or copper oxide, while for the powdery insulator layer essentially oxygen-saturated reduction semiconductors, such as aluminum oxide, tantalum oxide., Magnesium oxide, silicon oxide, or low-oxygen oxidation semiconductors such as copper oxide, be considered. The type of metal backing does not have one. Influence on the intended effect. If one projects an optical image, in particular that of an ultra-red, onto the grid produced in this way radiating body, the individual elements are charged according to the amount falling on them Amount of energy positive. These charges are applied to the surface of the semiconductor via the small distance between the insulating layer generates a high field strength. This will be with the mechanism the tunnel effect is triggered by electrons, the amount of electrons being triggered by the The amount of charge in the individual photo elements is determined. "The electrons join with an initial speed of 20 to 30 volts. It is possible that some of these electrons hits the photo elements and thereby a blurring of the charge image arises. in the With regard to the relatively high exit speed of the electrons, the caused Disturbance will only be very minor. The blurring of the charge image can, however, continue are kept within very low limits that the triggered field electrons from a strong tensile field can be detected.

An Hand eines AusführungsbeispielB, das in der Abbildung dargestellt ist, soll die Erfindung näher erläutert werden. Es handelt sich hier um einen Bildwandler. Das Entladungsgefäß" 1 ist mit einem Lichteintrittsfenster- 2 verschlossen und enthält eine Photokathode 3» Gemäß der Erfindung besteht diese z. B. aus einer Kupferplatte, die mit einer dünnen Schicht von Kupferoxyd überzogen ist. Auf ihr befindet sich ein hochisolierender Stoff in feinpulveriger Form, also z. B. Quarzpulver. Auf diese Körnchen ist in üblicher Weise Silber aufgedampft, so daß sich auf den einzelnen Körnchen Silberkuppen bilden, die untereinander und mit der halbteitenden Unterlage keine Verbindung haben. Die Silberelemente werden in bekannter Weise, z. B. durch Sauerstoff und Cäsium, photoempfindlich gemacht. Auf die Photokathode 3 wird durch das Lichteintrittsfenster 2 ein optisches Bild projiziert. Die einzelnen Photoelemente laden sich gemäß der auf sie fallenden Lichtmenge positiv auf.· Die Zahl ' der durch den Photoeffekt weggehenden Elektronen wird durch die Zahl der, wie oben beschrieben, durch die an der Oberfläche des Halbleiters herrschende hohe Feldstärke ausgelösten Elektronen erhöht. Der von der Kathode ausgehende, in seiner . Dichteverteilung den Lichtwerten des optischen Bildes entsprechende Elektronenstrom wird durch ein magnetisches Konzentrierfeld in gekrümmter Bahn auf den Leuchtschirm 4 geführt, der zweckmäßig im Winkel zur Kathodenebene angeordnet ist. Zur Erzeugung des magnetischen Feldes dient das Spulensystem 5. Die austretenden Elektronen werden durch die Anode 6 beschleunigt.On the basis of an exemplary embodiment B, which is shown in FIG Figure is shown, the invention will be explained in more detail. This is one Imager. The discharge vessel "1" is closed with a light entry window 2 and contains a Photocathode 3 »According to the invention, this z. B. from a copper plate with a thin Layer of copper oxide is coated. On top of it there is a highly insulating material in a finely powdered form Shape, e.g. B. Quartz powder. Silver is vapor-deposited on these grains in the usual way, so that silver domes form on the individual grains, those with one another and with the half-sided Pad have no connection. The silver elements are used in a known manner, e.g. B. made photosensitive by oxygen and cesium. On the photocathode 3 is through the Light entry window 2 projects an optical image. The individual photo elements are charged positively according to the amount of light falling on them. · The number 'The electrons leaving the photoelectric effect are given by the number of electrons, as described above, electrons released by the high field strength prevailing on the surface of the semiconductor elevated. The one emanating from the cathode, in his. Density distribution the light values of the optical Electron stream corresponding to the image is curved by a magnetic concentrating field The web is guided onto the luminescent screen 4, which is expediently arranged at an angle to the cathode plane is. The coil system 5 is used to generate the magnetic field. The escaping electrons are accelerated by the anode 6.

Bekanntlich verschwinden die positiven Ladungen der Photoelemente erst nach sehr langer Zeit. Es muß daher für eine Löschung des Ladungsbildes gesorgt werden. Hierzu kann z. B. die am Anodenzylinder des Rohres- durch einen Lichtblitz ausgelöste Elektronenmenge verwandt werden, da dieser Zylinder durch den Formierungsprozeß mehr oder weniger mit Cäsium überzogen ist und eine genügende Photoempfindlichkeit besitzt. Zur Erzeugung der Löschelektronen kann auch eine Glühkathode dienen, deren Licht abgeschirmt wird. Der im Aueführungsbeispiel beschriebene Bildwandler eignet sich also zum Sichtbarmachen von Vorgängen, die mit einer gegen die Löschfrequenz kleinen Frequenz vor sich gehen.It is well known that the positive charges of the photo elements only disappear after a very long time. It it is therefore necessary to ensure that the charge image is erased. For this purpose, z. B. on the anode cylinder of the pipe - the amount of electrons released by a flash of light are used, as this Cylinder is more or less covered with cesium by the formation process and is sufficient Has photosensitivity. A hot cathode can also be used to generate the quenching electrons serve whose light is shielded. The image converter described in the example is therefore suitable for making processes visible that go against the erasure frequency small frequency going on.

Die erfindungsgemäße Kathode kann auch in einer Bildfänger röhre mit Abtastblende angeordnet werden. Die von der Kathode ausgehende Elektronenemission wird in die Ebene einer die Bildpunktgröße bestimmenden Blende, hinter der sich gegebenenfalls ein Sekundärelektronenverstärker befindet, abgebildet, und durch geeignete Magnetfelder in üblicher Weise über die Blende hinweggeführt. Hierdurch ergeben sich am Ausgang des Verstärkers Impulse, die infolge der Speicherung auch bei geringer Beleuchtung des Objekts ein günstiges Verhältnis von N<utzsignal<höhe zum Störpegel aufweisen. Da der Photoeffekt mit Sättigungsspannung arbeitet, besteht also auch, gegenüber den bisher bekannten Bildspeicherröhren ein Vorteil.The cathode according to the invention can also be arranged in an image capture tube with a scanning aperture will. The electron emission emanating from the cathode is in the plane of the pixel size determining aperture, behind which there may be a secondary electron amplifier located, mapped, and guided away by suitable magnetic fields in the usual way over the panel. This results in pulses at the output of the amplifier which, as a result of the storage A favorable ratio of the useful signal to the interference level even with low lighting of the object exhibit. Since the photo effect works with saturation voltage, there is also, compared to the previously known image storage tubes an advantage.

Claims

Patent claims:

1. Photoelectric cathode, characterized by a metal base, one on the base brought a thin layer of a relatively good conductive semiconductor, on which a highly insulating Substance is located in fine powder form, and by located on the individual grains of photoelectric, preferably silver containing elements.

2. Cathode according to claim 1, characterized in that the semiconductor Aquadag, Silicon carbide or copper oxide is used.

3. Cathode according to claim 1, characterized in that the powdery insulator layer from oxygen-saturated reducing semiconductors, e.g. B. aluminum oxide, tantalum oxide, Magnesium oxide or silicon oxide.

4. Cathode according to claim 1, characterized in that 'the powdery insulator layer consists of low-oxygen oxidation semiconductors such as copper oxide.

5. Image converter, characterized by a photoelectric cathode according to one or several of the preceding claims.

6. Image converter according to claim 5, characterized in that the luminescent screen is at an angle to the plane of the photoelectric cathode.

7. Image converter according to claim 5 or 6, characterized in that the emission emanating from the photocathode is mapped onto the fluorescent screen by means of electron-optical, preferably magnetic, lenses.

8. image capture tube with scanning diaphragm, characterized by a photocathode according to claim ι to 4.

9. Discharge vessel with photocathode after

Claims 5 to 8, characterized in that to erase the located on the photoelectrode Electrons impinging diffusely serve the charge pattern.

10. Discharge vessel according to claim 9, characterized in that the extinguishing electrons triggered by a flash of light on the anode cylinder.

11. Discharge vessel according to claim 9, characterized in that the extinguishing electrons can be generated by a hot cathode whose light is shielded.

1 sheet of drawings