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Bildzerlegerröhre mit Photokathode Die Erfindung betrifft eine Anordnung
und ein Verfahren zur Verstärkung der Ströme in Fernsehsenderöhren.
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Es sind z. B. aus der USA.-Patentschrift 1773 980
Bildzerlegerröhren
bekanntgeworden, bei denen das zu übertragende Bild auf eine Photokathode geworfen
wird und dort ein den Helligkeitswerten des Bildes entsprechendes Emissionsbild
erzeugt. Das durch die Photoelektronen gebildete, einen großen Querschnitt aufweisende
Elektronenbündel wird dann auf eine Abtastsonde gerichtet und mittels Ablenkfeldern
über diese hinweggezogen.
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Ein Nachteil dieser Röhren besteht darin, daß die erhaltenen Signalströme
sehr klein sind und einer sehr hohen nachträglichen Verstärkung bedürfen. Dabei
besteht vor allem die Gefahr, daß sich die Signalströme nicht hinreichend vom Störpegel,
der durch den Schroteffekt bedingt ist, abheben.
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Nach der Erfindung können Signalströme von wesentlich größerer Stärke
erhalten werden, so daß keine so hohe Verstärkung mehr erforderlich ist. Die Möglichkeit
einer Beeinträchtigung der Bildübertragung durch den Störpegel wird dadurch vermieden,
und die nachfolgenden Verstärkeranordnungen können einfacher gehalten werden.
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Im vorliegenden Fall wird wie bei der bekannten Anordnung ein Elektronenbündel
erzeugt, welches
in seiner Dichteverteilung die Helligkeitswerte
des Bildes wiedergibt.
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Gemäß der Erfindung wird dieses Bündel oder ein Teil davon auf eine
von der Photokathode getrennte Isolierfläche gerichtet. Es wird dort eine den Helligkeitswerten
des Bildes (oder eines Teiles desselben) entsprechende Ladungsverteilung erzeugt
und punktweise wieder neutralisiert.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird auf einer schmalen Isolatorfläche
ein einer Bildzeile entsprechendes Ladungsbild erzeugt und mit einem Kathodenstrahl
abgetastet. Dieser Strahl müß dann in der einen Dimension der Bildpunktgröße entsprechen.
Die Isolierfläche bildet zusammen mit einem Leiter eine Kapazität, und von diesem
Leiter werden die Bildsignale abgenommen. Bei dieser Anordnung wird das Bild quer
zur Zeilenrichtung mit Bildfrequenz über die Isolierfläche hinwegbewegt, während
der Abtaststrahl mit Zeilenfrequenz hin und her gelenkt wird.
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Die Speicherelektrode, auf der das Ladungsbild erzeugt. wird, wird
vorzugsweise als mit einem Isolierüberzug versehener Draht ausgebildet, der quer
durch die Röhre gespannt ist. Der z. B. aus Wolfram bestehende Draht wird zweckmäßig
etwa io Volt negativ gegen die Anode gehalten. Die letztere wird als Wandbelag in
der Nähe des Lichteintrittsfensters ausgebildet. Quer zur Achse der Röhre und senkrecht
zu dem mit einem Isolierüberzug versehenen Draht ist ein System vorgesehen, welches
einen niedervoltigen Abtaststrahl erzeugt.
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Bei einem geeigneten Betriebsverfahren für diese Anordnung werden
die Photoelektronen so stark beschleunigt, daß sie auf der Isolierfläche Sekundärelektronen
auslösen. Das Ladungsbild besteht dann aus positiven Ladungen, die durch einen Abtaststrahl,
der für eine Sekundärelektronenauslösung im Verhältnis größer als i zu langsam ist,
neutralisiert werden. In dem Wolframdraht entsteht, ein Verschiebungsstrom entsprechend
seiner Kapazität mit der Isolieroberfläche, der als Bildsignal ausgenutzt wird.
Der Abtaststrahl hinterläßt auf der Speicherelektrode eine gleichmäßig negative
Ladung, so daß nunmehr durch die Photoelektronen ein neues positives Ladungsbild
erzeugt werden kann.
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Ein anderes Betriebsverfahren besteht darin, daß die Photoelektronen
nur wenig beschleunigt werden, keine Sekundärelektronen auslösen und auf der Speicherelektrode
ein negatives Ladungsbild erzeugen. Dem Abtaststrahl wird dann eine zur Auslösung
von Sekundärelektronen hinreichende Geschwindigkeit erteilt, so daß die negativen
Ladengen neutralisiert werden und eine gleichmäßig positive Aufladung zurückbleibt.
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Durch diese Speicherung wird eine mehrhundertfache Verstärkung bewirkt.
Das Verfahren ist einer Speicherung mit einem Photomosaik gleichwertig, ohne daß
ein bekanntlich schwierig herstellbares Photomosaik benötigt wird.
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Das Verfahren ist auch mit einer flächenhaften Speicherelektrode durchführbar,
wozu z. B. eine Glimmerfolie benutzt werden kann, die auf der der Photokathode abgewandten
Seite eine Metallisierung trägt. Der Abtaststrahl muß dann punktförmig sein und
in beiden Richtungen über die Speicherelektrode bewegt werden.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel. Fig. i stellt eine Bildzerlegerröhre
gemäß der Erfindung dar; Fig. 2 ist ein Schnitt durch diese Röhre rechtwinklig zur
Zeichenebene der Fig. i, während Fig. 3 die zugehörige Schaltung darstellt.
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In Fig. i und 2 befindet sich innerhalb des Vakuumgefäßes i an einem
Ende eine Photokathode 2. Vorzugsweise erhält diese Photokathode einen zylindrischen
Ansatz längs der Wand. Mit 5 ist ein Anodenbelag bezeichnet, welcher in einigem
Abstand vor dem kathodenseitigen Belag endet.
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Nach dem anderen Ende der Röhre zu befindet sich ein waagerechter
Wolframdraht 7, der innerhalb einer dünnen Glashülle 9 angeordnet ist. Der Anodenbelag
5 weist an den Stellen io Aussparungen auf, um diesen Draht hindurchtreten zu lassen.
An einer der beiden Stellen ist der Draht durch die Gefäßwand durchgeschmolzen.
Mittels einer Linse 14, die vor einem ebenen Fenster i i angeordnet ist, wird ein
Bild des Gegenstandes 12 auf die Kathode 2 geworfen.
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In einem Seitenarm 15 der Röhre ist ein Strahlerzeugungssystem untergebracht,
welches zur Abtastung des Elektrodensystems 7, 9 dient. Das Strahlerzeugungssystem
enthält eine indirekt geheizte Kathode 17 und eine durchbohrte Anode 18, die so
angeordnet sind, daß ein feiner Strahl genau senkrecht auf den Draht 7 bzw. seinen
Überzug trifft. Außerdem sind in dem Seitenarm zwei Ablenkplatten ig angeordnet,
so daß der Strahl in Längsrichtung über das System 7, g streichen kann.
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Die Röhre kann auf zwei verschiedene Weisen betrieben werden, denen
aber die Schaltung, wie sie in Fig.3 dargestellt ist, gemeinsam ist. Die Kathode
2 ist dabei mit der Anode 5 über eine Spannungsquelle 20 verbünden. Wird der Gegenstand
auf die Kathode 2 projiziert, so werden dort Photoelektronen ausgelöst entsprechend
der örtlichen Bildhelligkeit. Diese werden durch die an der Anode liegende Spannung
abgesaugt. Eine Sammelspule 21, durch die ein regelbarer Gleichstrom fließt, sorgt
dafür, daß die Kathode auf eine das System 7, 9 enthaltende parallele Ebene abgebildet
wird. Senkrecht zur Richtung des Systems 7, 9 wird das Elektronenbündel durch ein
an einen Schwingungserzeuger 2o angeschlossenes magnetisches Ablenksystem 25 mit
niedriger (Bild-)Frequenz hin und her gelenkt. Gleichzeitig wird ein Elektronenstrahl
in dem Seitenarm der Röhre erzeugt und auf das System 7, 9 gerichtet. Dieser Elektronenstrahl
überstreicht die Speicherelektrode 7, g, da das Ablenksystem i9 an einen Schwingungserzeuger
30 von höherer (Zeilen-) Frequenz angeschlossen ist. Der Wolframdraht 7 ist
an einen Ausgangswiderstand 31 angeschlossen, von dem die Bildspannungen bei 32
abgenommen werden. Das andere Ende des Widerstandes 31 ist
an eine
Anzapfung 3,4 der Spannungsquelle 2o geführt.
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Bei dem einen Betriebsverfahren werden diePhotoelektronen durch ein
an die Anode gelegtes, hinreichend hohes Potential derart beschleunigt, daß sie
auf dem Überzug 9 Sekundärelektronen auslösen. Diese werden auf die Anode 5 gezogen
und hinterlassen auf dem Glasrohr 9 eine Verteilung positiver Ladungen, die den
Helligkeitswerten einer Bildzeile entspricht. Danach streicht der aus dem Strahlerzeugungssystem
kommende Elektronenstrahl über den Stab 9 hinweg und gleicht die positiven Ladungen
aus. Dabei entstehen infolge der Kapazität zwischen Draht und Außenfläche des Glases
Stromimpulse in dem Wolframdraht 7, die der Helligkeit des gerade durch den Strahl
abgetasteten Punktes entsprechen. Die Stromimpulse fließen durch den Widerstand
3 1 ab. Das an die Anode 18 des Strahlerzeugungssystems gelegte Potential
ist so niedrig, daß die Abtastelektronen keine hinreichende Geschwindigkeit besitzen,
um auf dem Überzug 9 Sekundärelektronen auszulösen. Die Oberfläche wird also nach
einer Abtastung negativ geladen und daher zur Aufnahme der einer neuen Bildzeile
entsprechenden Ladungsverteilung bereit sein.
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Beim anderen Betriebsverfahren wird das an die Anode 5 gelegte Potential
so niedrig gewählt, daß durch die Photoelektronen keine Sekundärelektronen ausgelöst
werden. Die auf der Oberfläche 9 durch die Photoelektronen erzeugten Ladungen werden
also negativ sein. Die an die Anode 18 des Strahlerzeugungssystems gelegte Spannung
wird nun so hoch gewählt, daß diese Elektronen auf dem System 7, 9 Sekundärelektronen
auslösen und nun eine positive Ladung hinterlassen. Dann ist also die Fläche 9 zur
Aufnahme neuer, in diesem Fall negativer, einer Bildzeile entsprechender Ladungen
bereit.
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Es tritt also während dieser Abtastperiode des aus dem Seitenarm der
Röhre kommenden Strahles eine Speicherung ein, aus der eine entsprechende Erhöhung
des Ausgangsstromes folgt. Die so erhaltene Verstärkung ist bei beiden Betriebsverfahren
ungefähr gleich. Der Grad der Vervielfachung hängt naturgemäß ab von der Frequenz
des Kippgerätes 3o bzw. von der Bildpunktzahl in einer Zeile.
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Im Sinne der Erfindung liegt es auch, die Speicherfläche rechteckig
zu gestalten und das ganze Bild z. B. in gleicher Größe auf sie abzubilden. Das
so erhaltene Ladungsbild wird dann durch einen in zwei Richtungen abgelenkten Elektronenstrahl
abgetastet. In diesem Fall wird eine Speicherung über eine ganze Periode der niederfrequenten
Schwingung bewirkt. Es wird dann vorzugsweise eine dünne Glimmerfolie mit einem
Metallüberzug zur Ladungsspeicherung benutzt. Die so erhaltene Anordnung ist einem
Photomosaik völlig ebenbürtig, ohne daß dabei die Schwierigkeiten, die durch die
Herstellung des Photomosaiks bedingt sind, auftreten.