DE904777C - Kathodenstrahlroehre, insbesondere fuer Fernsehzwecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Kathodenstrahlröhren, insbesondere für Fernsehzwecke, und zwar Sende-, Empfangs-, Bildverstärkungsröhren u. dgl., und deren Arbeitsweise. Insbesondere kommen Bildübertragungsröhren mit geradlinigem Aufbau in Betracht, bei denen die Störungen vermieden werden, welche z. Bl. durch das gegenseitige Durchdringen der magnetischen ,und elektrischen Felder des Bildwandlers und des Abtastsystems und/oder die Neigung des Kathodenstrahlerzeugers verursacht werden.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Fernsehröhren und ähnliche Geräte, bei welchen ein Potentialrelief auf der einen, im folgenden Verwendungsseite genannten Fläche des doppelflächigen 'Schirmes der Röhre erzeugt wird. Sie besteht darin, daß dieses Potentialrelief hervorgebracht wird, indem in dem Schirm eine Schicht vorgesehen ist, deren Leitfähigkeit von dem Aufstoß eines Elektronenbündels abhängt, und zwar vermöge der inneren Sekundäremission, welche in dieser Schicht durch die schnellen Elektronen erzeugt wird, die auf der der Verwendungsseite entgegengesetzten Schirmseite auftreffen. Diese so hervorgerufene Leitfähigkeit stellt also gewissermaßen eine mehr oder weniger leitende Brücke zwischen der auf ein passendes Potential gebrachten Signalplatte und der Verwendungsfläche des Schirmes her.

Diese Leitfähigkeit kann auch durch die Einwirkung von ultraviolettem Licht erzielt werden, welches durch den Aufstoß des Schreibstrahles auf

eine Leuchtschicht erzeugt wird, die zwischen der Schicht mit veränderlicher Leitfähigkeit und der durchlässigen Signalplatte angeordnet wird, auf welche die Elektronen des Schreibstrahles auftreffen.

Das erzeugte Potentialrelief, welches verbessert werden kann, indem die Verwendungsseite des Schirmes mit einem Mosaik aus feinen Metallteilchen bedeckt wird (wodurch das Bild der Schirmstruktur verschwindet), kann dann für einen BiIdtransport (im Falle einer Empfangsröhre) oder für eine Abtastung der üblichen Art durch einen Zerlegerstrahl mit schnellen Elektronen ausgenutzt werden.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen, welche verschiedene Ausführungsformen der Erfindung darstellen, erläutert.

Die Fig. ι bzw. 2 betreffen Bildzerlegerröhren, die Fig. 3 betrifft eine Empfangsröhre; aber offen bar ist die Erfindung bei jeder Röhre der obenerwähnten Art anwendbar.

In den Fig. ι und 2 ist die Bildwandlereinrichtung bekannter Art links vom Schirm ι dargestellt, und die Abtastung durch das Elektronenbündel findet auf der entgegengesetzten (Seite statt. In 2 ist eine Schicht aus Aluminium oder aus einem anderen Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung (Beryllium, Magnesium) dargestellt, welche so dünn ist, daß sie von Elektronen mit 10 000 Volt Beschleunigungsspannung durchdrungen wird. Es ist zu bemerken, daß die tatsächlichen Größenverhältnisse in der Figur nicht dargestellt sind.

Das Metallblatt 2 dient gleichzeitig als Signalplatte des Super-Ikonoskops und als Schirm, weleher die in der auf 2 aufgebrachten Schicht entstehende Licht- oder Ultraviolettstrahlung von der Photokathode 4 des Bildwandlers fernhalten soll. Die optischen und elektrischen Bestandteile der Bildwandlereinrichtung sowie der das Elektronenbündel 5 aussendende Kathodenstrahlerzeuger und die Steuermittel für die Ablenkung des Äbtaststrahles 5 sind in den Figuren nicht dargestellt. Der Teil 6 ist eine Sammelanode, auf welche die das Bildsignal bei der Abtastung liefernden Elektronen fallen.

In der Fig. 1 auf der dünnen Aluminiumschicht 2

liegen drei Schichten 7, 8, 9. Die Schicht 7 (vgl.

die vergrößerte Darstellung rechts) besteht aus einem Material, das unter der Einwirkung der die Schicht 2 durchdringendenElektronen ultraviolettes Licht ausstrahlt, wie durch Bleispuren aktiviertes Kalziumoxyd, Kalziumwolframat, Zinksulfid oder durch Thalliumspuren aktivierte Alkalihalogenide.

Auf 7 ist eine dünne Schicht von Kadmkimjodid (CdJ₂) durch Aufdampfung aufgebracht. Diese Substanz ist wegen der beachtlichen inneren photoelektrisohen Wirkung bemerkenswert, welche sie nach Aufdampfen im Vakuum unter dem Einfluß einer ultravioletten Erregungsstrahlung aufweist.

Infolge dieser inneren photoelektrischen Wirkung wird die Schicht 8 eine elektrische Leitfähigkeit annehmen, deren Verlauf der Lichtintensität in dem ursprünglichen /Bälde entspricht. Wenn das bei der Bestreichung des Schirmes durch das Elektronenbündel erzeugte Gleichgewichtspotential von dem Potential der Signalplatte 2 verschieden ist, dann bildet sich entsprechend der Verteilung der Leitfähigkeit auf 8 ein Potentialmuster auf der Oberfläche aus; infolgedessen liefert die Bestreichung durch den Abtaststrahl 5 ein Signal infolge der Auslösung von Sekundärelektronen, welche zu der Sammelanode gehen und deren Menge sich in Abhängigkeit von der Lichtintensität der entsprechenden Bildpunkte ändert.

Die dargestellte !Schicht 9 besteht aus dünnen, voneinander isolierten Metallteilc'hen, welche zu einer besonders kräftigen Abgabe von Sekundärelektronen angeregt werden. Das Anfangspotential jedes Teilchens in dem Zeitpunkt der Abtastung wird durch die Leitfähigkeit des Kadmiumjodids in diesem Punkt bestimmt. Je nachdem die Differenz zwischen diesem Potential und dem Potential der Sammelanade 6 mehr oder weniger groß ist, wird ein mehr oder weniger starkes Signal erhalten werden. Jedoch ist die Schicht 9 entbehrlich, und das Kadmiumjodid selbst wird bei der Abtastung durch das Bündel ohne die Schicht 9 in vielen Fällen ein genügendes Signal abgeben. Aber die Schicht von Metallteilchen auf der Oberfläche der dem Bündel 5 ausgesetzten (Schicht 8 übt eine günstige Wirkung aus, indem sie die Aussendung der Se'kundärelektronen gleichförmig macht.

Es gibt Kadmiumsalze, z. B, das Kadmiumselenid (CdSe), welche unmittelbar auf die Einwirkung der Elektronen mit einer Änderung ihrer dielektrischen Konstante und/oder ihrer Leitfähigkeit reagieren. Die Fig. 2 stellt eine Ausnutzung dieser Wirkung dar. Die das /Bild übertragenden Elektronen durchdringen die Metallschicht 2 und dringen in die Schicht 10 ein, welche aus Vorzugsweise durch Elektrophorese niedergeschlagenem Kadmiurnselenid besteht. Aus gleichen Gründen wie in dem Falle der Fig. ι wird die Kadmiumselenidschicht durch ein Mosaik von mikroskopischen Teilchen aus einem geeigneten Metall bedeckt, welches sensibilisiert wurde, um eine starke Abgabe von Sekundärelektronen zu liefern. Überdies kann diese Schicht 9 dazu beitragen, daß die Erscheinung eines durch die kristallinische Struktur des Metalls von 2 verursachten flockigen Gründes vermieden wird.

Die Bildwandlerelektronen, welche die Schicht 2 mit einer Geschwindigkeit von der Größenordnung von 10 000 Volt durchdringen, werden in 10 eine Verteilung der Leitfähigkeit verursachen, welche der Lichtintensität in dem zu übertragenden Bild entspricht. Infolgedessen wird jede Potentialdifferenz zwischen 2 und 9 die Tendenz aufweisen, sich in den beleuchteten Teilen des Bildes zu vermindern, und die Geschwindigkeit dieser Erscheinung wird von der Beleuchtung des in. 'Frage kommenden Bildelementes abhängig sein. Andererseits soll das Bündel 5 auf dem abgetasteten Element ein dem Potential der Sammelanode 6 nahezu gleiches Potential wiederherstellen. Auch wenn eine beträchtliehe Potentialdifferenz zwischen 2 und der Sam-

melanode 6 mit Hilfe irgendeiner [Spannungsquelle aufrechterhalten wird, wird die Wirkung der Bildwandlerelektronen in den den beleuchteten Elementen des Bildes entsprechenden Teilen ein Potential erzeugen, welches sich dem Potential von 2 mehr oder weniger nähern wird. Dagegen wird in den nichtbeleuchteten Teilen das Potential der Sammelanode 6 dem der Oberfläche von io gleich sein. So wird man im Verlaufe der Abtastung der Metallteilchen g ein feinmoduliertes Fernsehsignal gewinnen, dessen Intensität von der zwischen 2 und 6 angelegten Potentialdifferenz abhängig sein wird. Um dies zu erreichen, muß die (Schicht io im Vergleich mit den Abmessungen des Bildelementes dünn sein, so daß eine bildgetreue Wiedergabe bei der Übertragung erzielt wird. Die speichernde Wirkung bei der Erregung der Schicht 10 kann durch eine geeignete Zeitkonstante in der Weise gesichert werden, daß zwischen 2 und 10 eine ao äußerst dünne .Schicht eines Isoliermaterials eingebracht ist, welches praktisch keinen Widerstand für die schnellen Elektronen des Bildwandlers aufweist, aber das Durchdringen von langsamen Elektronen verhindert.

Wie in dem Falle der Fig. 1 ist die Schicht 9 nicht unbedingt erforderlich. Das durch das Elektronenbündel bestrichene Kadmiumselenid wird bei der Abtastung auch Sekundärelektronen abgeben. Man kann aber auch andere halbleitende Körper, wie Kadmiumsulfid, benutzen. Offenbar ist die Aufrechterhaltung einer Potentialdifferenz zwischen der Schicht 2 und der ,Anode 6 ein Verfahren, welches auch bei (Systemen nach Fig. 1 anwendbar ist, selbst wenn das Kadmiumjadid durch andere Stoffe mit den gleichen Eigenschaften ersetzt wird, wie z. B. Alkalisalze, die durch Spuren von Schwermetallen aktiviert sind.

In der Fig. 3 ist die Bedeutung der Ziffern die folgende: 2' ist die dünne Schicht aus einem Leichtmetall (z. B. Aluminium); 5' ist das Elektronenbündel, dessen Intensität durch das Empfangssignal gesteuert wird und welches den durch 2' getragenen Schirm bestreicht; 6' ist die Anode für 5'; 12 ist der fluoreszierende Schirm, auf welchem der übertragene Gegenstand wiedergegeben wird; 13 ist die Anode des Bildwandlers, dessen Photokathode auf 2' liegt; 14 ist eine geeignete Lichtquelle, welche die besagte Photokathode beleuchtet, deren durch das Licht angeregte Elektronenemission das Empfangsbild auf den fluoreszierenden Schirm überträgt.

Eine Schicht von Kadmiumselenid io' ist auf die Metallschicht 2' aufgebracht. Unter der Wirkung der die Schicht 2' durchdringenden schnellen Elektronen des modulierten Bündels 5' nimmt die Leitfähigkeit des Kadmiumselenids in Abhängigkeit von der Lichtintensität des übertragenen Bildelementes zu. (So wird ein Verlauf des Ohmschen Widerstandes auftreten, welcher das ursprüngliche Bild wiederherstellt. Jedes Element des Schirmes stellt eine bestimmte Impedanz in einem Entladungskreise dar, der durch die von der Mosaikschicht 3' unter der Wirkung des Lichtes abgegebenen Elektronen gebildet wird. Diese Mosaikschicht kann durch voneinander isolierte mikroskopische, durch (Sauerstoff und Cäsium behandelte Silberteilchen gebildet werden. Offenbar muß der Ohmsche Widerstand eines Kadmiumselenidteilchens im Vergleich mit dem Entladungswiderstand zwischen 3' und der Anode 13 sehr groß sein. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, erhält man in der Emission der Photoelektronen, welche das Bild auf dem fluoreszierenden Schirm 12 bilden werden, eine Änderung der (Stromstärke von einem Element zu dem anderen in Abhängigkeit der Verteilung der Lichtintensität in dem zu übertragenden [Bilde. Die Zeitkonstante der ungezwungenen Verminderung der Leitfähigkeit des Kadmiumselenids zwischen zwei Durchgängen des Bündels 5' soll eine Größenordnung von ¹Z₂₅ Sekunde aufweisen, um die günstigsten Arbeitsumstände zu sichern.

Es ist bekannt, die 'Durchschlagbarkeit von Halbleiterschichten, z. B. Aluminiumoxyd, Kupferoxydul oder Tantalpentoxyd, durch schnelle Elektronen in zusammengesetzten lichtelektrischen Mosaik-Speicherschirmen zur Herstellung einer leitenden Verbindung zu benutzen, durch die nacheinander die einzelnen Mosaikzellen in den Signalstromkreis eingeschaltet werden. In jedem dieser bekannten Fälle wird diese Einschaltung jedoch durch einen _go nicht vom Bilde beeinflußten und modulierten, sondern konstanten Kathodenstrahl bewirkt, während die Lichtverteilung des Bildes lediglich den Aufladungsgrad der einzelnen Photozellen steuert und das Bildsignal demgemäß durch Entladung der Photozellen über eine vom Kathodenstrahl örtlich hergestellte Brücke von bestimmtem, vom Bilde unabhängigem Leitfähigkeitswert entsteht.

Im Gegensatz dazu steuern bei der Erfindung die Bildelektronen selber oder die in ihrer Dichte modu- _1Oo lierten Schreibstrahlelektronen die Leitfähigkeit einer Halbleiterschicht in örtlich veränderlicher, der Bildhelligkeitsverteilung entsprechender Weise, indem sie die innere Elektronenleitung nach Maßgabe der an dem betreffenden Punkte herrschenden Lichtstärke des (Bildes erhöhen. Dies geschieht, wie beschrieben, durch Vermittlung von ultravioletter Kathodenlumineszenz oder direkt durch die Energie der Elektronen selber. Es wird also nicht eine reine Schaltwirkung ausgenutzt wie in der bekannten no Technik, sondern eine nach Maßgabe der Bildhelligkeit in ihrem Widerstandswert örtlich modulierte Leitungsbrücke erzeugt.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Kathodenstrahlröhre, insbesondere für Fernsehzwecke, bei welcher das auf die eine Seite des doppelflächigen Schirmes übertragene Elektronenbild unter der Einwirkung der Photoelektronen eines Bildwandlers oder der Elektronen des modulierten Schreibstrahles auf seiner anderen Seite ein der Helligkeit der verschiedenen Bildpunkte entsprechendes Potentialrelief hervorruft, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Potentiälrelief durch örtliche Steuerung der inneren Leitfähigkeit des Schirmes

   durch direkte oder indirekte Einwirkung der Photoelektronen des Bildwandlers oder der Elektronen des modulierten Schreiibstrahles er- ■ zielt wird, wobei diese örtliche Leitfähigkeit eine mehr oder weniger leitende Brücke zwischen der durchlässigen Signalplatte des Schirmes und seiner Verwendungsfläche herstellt.
2. 2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelflächige Schirm aus einer für Elektronen durchlässigen Signalplatte, einer Leuchtschicht, welche unter dem Auf stoß der Elektronen ultraviolette Strahlen aussendet, und einer Schicht zusammengesetzt ist, deren Leitfähigkeit sich unter dem Einfluß einer ultravioletten Strahlung verändert.
3. 3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtschicht des Schirmes, welche unter dem Aufstoß der auftreft'enden Elektronen eine ultraviolette Strahlung aussendet, und die für ultraviolettes Licht empfindliche Schicht durch eine Schicht ersetzt sind, deren Leitfähigkeit durch direkte Einwirkung der auftreibenden Elektronen des Schreibstrahles beeinflußt wird.
4. 4. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbildung der Schirmstruktur im Potentialrelief dadurch verhütet wird, daß die Verwendungsfläche des Schirmes mit einem Mosaik aus feinen Metallteilchen bedeckt ist, welche gegeneinander isoliert sind und ein hohes Sekundäremissionsvermögen aufweisen.

   Angezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschrift Nr. .2 141 059;
   deutsche Patentschrift Nr. 706 872.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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