DE918757C

DE918757C - Saving image catcher tubes

Info

Publication number: DE918757C
Application number: DEF4555D
Authority: DE
Inventors: Philo T Farnsworth
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1937-06-26
Filing date: 1937-06-26
Publication date: 1954-10-04

Description

Speichernde Bildfängerröhre Bei den normalen speichernden Bildzerlegerröhren mit einseitiger Mosaikelektrode besteht der \Tachteil, daß die beim optischen Bildwurf auf di; Mosaikelektrode ausgelösten Photoelektronen nur ein schwaches Zugfeld vorfinden und daher nur unvollständig abgesaugt werden. Infolgedessen ist der Wirkungsgrad erheblich geringer, als man rein theoretisch erwarten müßte. Ein weiterer durch das schwache Zugfeld bedingter Nachteil besteht darin, daß die bei der Abta@stung ausgelösten Sekundärelektronen zum Teil auf die ÄIosaikelektrode zurückfallen und dabei die Ladung noch nicht abgetasteter Elemente verfälschen und zu einem den Ausgangssignalen überlagerten Störimpuls Anlaß geben.Saving image capture tube With the normal saving image decomposition tubes with a one-sided mosaic electrode there is the disadvantage that the optical projection on di; Photoelectrons triggered by the mosaic electrode only find a weak pulling field and therefore only incompletely sucked off. As a result, the efficiency considerably less than one would have to expect from a purely theoretical point of view. Another through the weak pull field caused disadvantage is that the defrosting released secondary electrons partially fall back on the Aiosaic electrode and falsify the charge of not yet scanned elements and become one of the output signals give cause for superimposed interference.

Diese Nachteile durch Verwendung einer doppelseitigen Mosaikelektrode zu beseitigen, ist bereits allgemein bekannt. Da das Absaugpotential für die Photoelektronen dann nicht mehr an das durch den Abtaststrahl hervorgerufene Gleichgewichtspotential gebunden i,st, kann ein starkes Zugfeld für die Photoelektronen angewendet werden. Eine solche Anordnung besitzt ferner den Vorteil, daß eine Trennung des Photostroms von den Bildsignalen durchgeführt ist, so daß der Schrot im Ausgang herabgedrückt und ein der mittleren Bildhelligkeit entsprechendes Signal gewonnen werden kann. Wenn auch wegen der höheren Photoaufladung bei einer solchen Röhre stärkere Bildsignale erzielbar sind, so daß -der Störimpuls zurücktritt, so besteht doch grundsätzlich immer noch der Nachteil, daß auf der Abtastseite kein starkes Zugfell vorhanden ist. Vom Abtaststrahl erzeugte Sekundärelektronen können also noch auf die Mosaikplatte zurückfallen.These disadvantages by using a double-sided mosaic electrode to eliminate is already well known. Because the suction potential for the photoelectrons then no longer to the equilibrium potential caused by the scanning beam bound i, st, a strong pulling field can be used for the photoelectrons. Such an arrangement also has the advantage that a separation of the photocurrent is carried out by the image signals, so that the shot pressed down in the exit and a signal corresponding to the mean image brightness can be obtained. Even if the picture signals are stronger because of the higher photo charge in such a tube are achievable, so that the interference pulse recedes, it still exists in principle still the disadvantage that there is no strong pulling skin on the scanning side is. Secondary electrons generated by the scanning beam can still hit the mosaic plate fall behind.

Durch die Erfindung wird es möglich, sowohl für die Photoelektronen als auch die bei der Abtastung des Mosaiks entstehenden sekundären Elektronen ein starkes Zugfeld zu schaffen. Während bei den bisher bekannten Anordnungen die auf dem abgetasteten Element entstehenden Elektronen auf unkontrollierbaren Bahnen in die Umgebung streuten, werden sie erfindungsgemäß mittels der für den Abtaststrahl - vorgesehenen Führungs- und Ablenkfelder in vorgeschriebenen Bahnen von der Mosaikelektrode zurückgeleitet und einer von der Mosaikelektrode getrennt angeordneten Sammelelektrode zugeführt. Vorzugsweise werden die Elektronen des Abtaststrahls vor dem Auftreffen auf eine Geschwindigkeit von praktisch o V abgebremst. Da die zurückkehrenden Elektronen aber sofort von einem Zugfeld erfaßt werden, können sie nicht mehr in die T Tmgebung des abgetasteten Mosaikelements streuen, sondern sie werden vom ?Mosaik fortgeleitet. Infolgedessen ist eine solche erfindungsgemäße Anordnung in hohem Maße frei von Störerscheinungen. Ferner ist bei ihr auch eine Trennung des Bildstroms vom Photostrom möglich, so daß der Schrot herabgesetzt wird und ein der mittleren Bildhelligkeit entsprechendes Signal gewonnen werden kann.The invention makes it possible both for the photoelectrons as well as the secondary electrons generated when the mosaic is scanned to create a strong pulling field. While with the so far known arrangements the electrons generated on the scanned element on uncontrollable Scattered tracks in the environment, they are according to the invention by means of the for the Scanning beam - provided guide and deflection fields in prescribed paths returned from the mosaic electrode and one separated from the mosaic electrode arranged collecting electrode supplied. Preferably the electrons of the scanning beam braked to a speed of practically o V before it hit. Since the returning electrons are immediately caught by a tensile field, they can no longer scatter in the Tmgebung of the scanned mosaic element, but it are carried forward from the? mosaic. As a result, such is according to the invention Arrangement largely free of disturbances. There is also one with her Separation of the image current from the photocurrent possible, so that the shot is reduced and a signal corresponding to the mean image brightness can be obtained.

Die Erfindung wird durch die Fig. i bis d., die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen, näher erläutert. Die Führungs- und Ablenkfelder für den Abtaststrahl und die vom Mosaik kommenden Elektronen sind dabei dieselben. Für die Photoelektronen, die infolge der Belichtung auf dem Mosaik ausgelöst werden, bestehen dieselben Bedingengen wie für die Elektronen, die die einzelnen Elemente bei der Abtastung mit verschwindend geringer Anfangsgeschwindigkeit verlassen. Die Kathode des Strahlerzeugungssystems und die gemeinsame Gegenelektrode für die Mosaikelemente liegen auf gleichem Potential, so daß der abtastende Kathodenstrahl vor dem Mosaik ein Gegenfeld durchläuft und mit sehr geringer Geschwindigkeit auftrifft. Infolgedessen besteht für die vom Mosaik kommenden Elektronen ein genügend starkes Zugfeld. Wegen der geringen Auftreffgeschwindigkeit löst der Abtaststrahl praktisch keine Sekundärelektronen aus, so daß der bei gewöhnlichen Röhren auftretende Störimpuls vermieden @wird. Aber auch wenn bei Anwendung anderer Spannungen Sekundärelektronen entstehen, so sind diese unschädlich, da sie vom Mosaik wieder fortgeleitet werden, so daß sie nicht auf Nachbarelemente zurückfallen können. Durch die Wahl der Felder wird erreicht, daß in der Hauptsache nur die von dem gerade abgetasteten Element ausgehenden Elektronen in den Ausgang gelangen. Die Neutralisierung der Aufladungen erfolgt bei dem gezeigten Beispiel dadurch, daß vom Element gerade so viel Elektronen aus dem Abtaststrahl aufgenommen werden, wie vorher infolge der Belichtung vom Element fortgegangen sind. Der Rest des Strahlstroms kehrt wieder zurück und wird als Bildsignal dein Ausgang zugeleitet. Die Ausgangselektrode und das Strahlerzeugungssystem sind zu einem einheitlichen System zusammengebaut.The invention is illustrated by FIGS. I to d., Which illustrate an embodiment represent the invention, explained in more detail. The areas of leadership and distraction for the The scanning beam and the electrons coming from the mosaic are the same. For the Photoelectrons, which are released on the mosaic as a result of the exposure, exist the same conditions as for the electrons that make up the individual elements in the Leave scanning with an infinitesimally low initial speed. The cathode of the beam generation system and the common counter electrode for the mosaic elements are at the same potential, so that the scanning cathode ray in front of the mosaic runs through an opposing field and hits it at a very low speed. Consequently there is a sufficiently strong pulling field for the electrons coming from the mosaic. Because The scanning beam releases practically no secondary electrons due to the low impact speed off, so that the glitch that occurs with ordinary tubes is avoided. But even if secondary electrons are generated when other voltages are used, see above these are harmless, since they are carried away again by the mosaic, so that they cannot fall back on neighboring elements. By choosing the fields it is achieved that mainly only the electrons emanating from the element being scanned get into the exit. The charges are neutralized in the case of the one shown Example in that there are just as many electrons from the scanning beam from the element are recorded as had previously departed from the element as a result of exposure. The rest of the beam current returns and becomes your output as an image signal forwarded. The output electrode and the beam generating system are integrated into one System assembled.

Fig. i zeigt einen Längsschnitt durch die Bildzerlegerröhre i. An ihrem einen Ende befindet sich ein ebenes Fenster 2, am anderen Ende ist e:n kleinerer Zylinder .4 angesetzt, der den Fuß ä mit der Zuführung 6 trägt. An dem Fuß sind mittels einer Schelle 7 die Streben g zur Halterung des Mosaikschirms befestigt. Dieser besteht aus einer Metallplatte io mit einer dünnen Schicht ii aus Isoliermaterial, z. B. Glimmer, Glas, Emaille, die durch Metallfedern 12 gehalten wird. Das Mosaik r .I wird durch eine sehr große Anzahl kleiner photoempfindlicher Teilchen gebildet und kann in bekannter Weise hergestellt werden. Dabei kann es zweckmäßig sein, daß auf die Unterlage zunächst ein isolierendes Pulver, z. B. Willemit, aufgebracht und danach Silber aufgedampft wird.Fig. I shows a longitudinal section through the image decomposition tube i. At at one end there is a flat window 2, at the other end e: n is smaller Cylinder .4 attached, which carries the foot ä with the feed 6. Are on the foot fastened by means of a clamp 7, the struts g for holding the mosaic screen. This consists of a metal plate io with a thin layer ii of insulating material, z. B. mica, glass, enamel, which is held by metal springs 12. The mosaic r .I is formed by a very large number of small photosensitive particles and can be prepared in a known manner. It can be useful that on the base first an insulating powder, z. B. willemite applied and then silver is vapor-deposited.

Am anderen Ende der Röhre befindet sich.dicht an dem Fenster :2 der seitlich angeschmolzene Fuß 1.9, der den röhrenförmigen Finger 16 trägt, der seinerseits von einem Ring 17 aus Maschendraht umgeben ist. Der Finger 16 besitzt dem Mosaikschirm gegenüber eine Blende 2o. Hinter dieser Blende befindet sich, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ein aus einer Anode 2i mit kreisförmiger Blende und angesetztem Zylinder 22 und der Kathode 24. bestehendes Abtasts.trahlerzeugungssy stem. Anode und Kathode werden durch Zuleitungen 25, 26 und 27 getragen. Durch die auf negativem Potential liegende Kappe 30 wird verhindert, daß Elektronen von der Kathode 24 auf den Finger 16 gelangen. Die Blende 2o ist mit einem feinmaschigen Metalldrahtnetz 31 abgeschlossen, und am Ende des Fingers 16 ist die Kappe 32 angebracht. Die Schaltung der Anordnung geht aus Fig. 4 hervor. Die Kathode 24 des Abtaststrahlerzeugungssystems wird von der Spannungsquelle 35 über den Widerstand 36 geheizt. Die Anode 21 des Abtastsystems wird durch die Batterie 37 auf einem gegen die Kathode 24 positiven Potential von annähernd 2o bis So V gehalten. In diesem Anodenkreis liegt weiterhin noch der Ausgangswiderstand 3g, an dem die Bildsignale abgegriffen werden. Die Signalplatte io der Mosaikelektrode .steht über di'2 Leitungen 40 und 6 mit der Kathode 2q. des Abtaststrahlerzeugungs,s.ysteims in direkter Verbindung und liegt somit auf Kathodenpotential. Zwischen der Kathode 24 und dem Finger 16 liegt noch die Batterie 4.1 und erteilt dem Finger eine Spannung von etwa + 5oo bis iooo V gegen die Kathode. Eine die ganze Röhre i umgebende Konzentrierspule 42 erhält aus der Batterie 44 über den Widerstand .1.5 einen konstanten und einregelbaren Gleichstrom. Ferner ,sind noch außerhalb der Röhre liegende und zur Achse der Konzentrierspule 4.2 senlrrecht stehende Ablenkspulen 46 vorgesehen, von denen indes nur ein Paar gezeichnet ist. Dieses Spulenpaar wird von dem Kippgerät 47 gespeist und bewirkt zusammen mit einem zweiten nicht dargestellten Ablenk- und Kippsystem die übliche punktweise Abtastung der Mosaikelektrode.At the other end of the tube is located close to the window: 2 the laterally fused foot 1.9, which carries the tubular finger 16, which in turn is surrounded by a ring 17 made of wire mesh. The finger 16 has a screen 2o opposite the mosaic screen. Behind this diaphragm, as can be seen from FIG. 2, there is a scanning system consisting of an anode 2i with a circular diaphragm and attached cylinder 22 and the cathode 24. The anode and cathode are carried by leads 25, 26 and 27 . The cap 30 , which is at negative potential, prevents electrons from reaching the finger 16 from the cathode 24. The screen 2o is closed with a fine-meshed metal wire net 31, and the cap 32 is attached to the end of the finger 16. The circuit of the arrangement is shown in FIG. The cathode 24 of the scanning beam generation system is heated by the voltage source 35 via the resistor 36. The anode 21 of the scanning system is held at a potential of approximately 20 to 50 V positive with respect to the cathode 24 by the battery 37. The output resistance 3g at which the image signals are tapped is still present in this anode circuit. The signal plate io of the mosaic electrode is connected to the cathode 2q via di'2 lines 40 and 6. of the scanning beam generation, see system in direct connection and is therefore at cathode potential. The battery 4.1 is still between the cathode 24 and the finger 16 and gives the finger a voltage of about + 500 to 100 V against the cathode. A concentrating coil 42 surrounding the entire tube i receives a constant and adjustable direct current from the battery 44 via the resistor .1.5. Furthermore, deflection coils 46 are also provided, which are located outside the tube and are positioned to the right of the axis of the concentrating coil 4.2, of which only a pair is shown. This pair of coils is fed by the tilting device 47 and, together with a second deflection and tilting system, not shown, causes the usual point-by-point scanning of the mosaic electrode.

Wird nun das zu übertragende Bild mittels der Linse- 5o auf die photoempfindliche Fläche 1 der Mosaikelektrode geworfen, so werden die von den photoempfindlichen Elementen der Mosaikcl ektrode entsprechend der Belichtung emittierten Photoclektronen infolge des zwischen Mosaikelektrode und Finger herrschenden starken Zugfeldes nach dem Finger 16 abgesaugt, so daß vor dem Mosaikschirm keine Raumladungen entstehen, und durch das Feld der Spule 42 in die Ebene der Blende 2o abgebildet. Bei der durch die Ab.lenkfelder 46 erfolgenden Ifnundherlenkung des Photoelektronenbüschels über die Blende 20 wird nur ein kleiner Teil dieser Elektronen durch das Gitter 31 auf die Anode 21 gelangen.If the image to be transmitted is thrown onto the photosensitive surface 1 of the mosaic electrode by means of the lens 5o, the photoclectrons emitted by the photosensitive elements of the mosaic electrode in accordance with the exposure are sucked off towards the finger 16 as a result of the strong pulling field between the mosaic electrode and the finger, so that no space charges arise in front of the mosaic screen, and imaged by the field of the coil 42 in the plane of the diaphragm 2o. When the photoelectron bundle is deflected backwards via the diaphragm 20 by the deflection fields 46, only a small part of these electrons will pass through the grid 31 to the anode 21.

Der vom System 21, 24 erzeugte und mittels der Ablenkfelder über die Mosaikelektrode gelenkte punktförmige Kathodenstrahl besitzt zunächst eine Geschwindigkeit von etwa 5o V und wird durch die Spannung am Gitter 31 weiter auf iooo V beschleunigt. Zwischen dem Finger 16 und dem Mosaikschirm durchläuft er ein verzögerndes Bremsfeld und gelangt mit einer Geschwindigkeit von nahezu Null auf die Mosaikelemente, deren durch Bildwurf erzeugte positive Ladungen neutralisiert werden, so daß die Elemente ebenfalls das Potential Null annehmen. Der bei der A.btastung in den Elementen verbleibende Anteil der Elektronen ist praktisch gleich der Anzahl von Photoelektronen, die von den Elementen unter dem Einfluß der Belichtung emittiert wurden. Der überschüssige Anteil wird sofort in umgekehrter Richtung beschleunigt. Die mittleren Geschwindigkeiten des Abtaststrahls zur Mosaikelektrode hin und des Photoelektronenstroms von der Mosaikelektrode zurück zum Finger sind die gleichen. Ist das F ökussierfeld zur Herstellung eines elektrischen Bildes des Mosaikschirms in der Blendenebene richtig eingestellt, so ergibt sich daraus eine ebenso saubere elektrische Abbildung der Abtaststrahlerzeugungskathode in der Ebene des Mosaikschirms. Die überschüssigen Elektronen des Abtaststrahls, die zur Neutralisierung der Ladung der Mosaikelemente nicht benötigt werden, «-.erden in derselben Weise vom Mosaikschirm abgeführt wie die unter dem Einluuß der Belichtung entstandenen Photoelektronen. Der Kathodenstrahl wird durch die Konzentrier- und Ablenkfelder stets auf den Teil des Mosaikschirms gerichtet, dessen Emission gleichzeitig rückwärts auf die Blende abgebildet wird. Der nicht absorbierte Teil des Strahlstroms gelangt also fast auf demselben Weg in die Blende 20 zurück. Eine kleine Menge geht durch das Gitter 3I verloren, der Hauptteil jedoch trifft auf die als Ausgangselektrode dienende Anode 21. Natürlich kann innerhalb des Fingers noch eine Verstärkung durch Sekundäremission ausgenutzt werden. Die vom Schirm auf die Anode fließenden Elektronen gehen über den Ausgangswiderstand 39 zur Kathode -zurück. Ein Verstärker 51 ist über den Blockkondensator 52 angekoppelt und gibt die Signale z. B. an einen drahtlosen Sender weiter. Die Anordnung ist auch - arbeitsfähig, wenn eine blos;aikelektrode ohne metallische Signalplatte verwendet wird. Mosaikelektroden mit Signalplatte wird jedoch immer der Vorzug zu geben sein, um schnell stabile Verhältnisse zu erhalten und die Spannungsdifferenzen am Schirm nicht zu hoch werden zu lassen. Ungleichheiten in der Isolierschicht spielen aber im Gegensatz zu normalen Röhren keine Rolle. Die gesamte Elektronenzahl, die auf den einzelnen Elementen ausgelöst wird, bestimmt den Anteil des Stroms, der absorbiert wird, und nicht die Spannung, die durch das AuslösendiescrElektronenentsteht. EinUnterschiedvon einigen hundert Prozent in der Kapazität zwischen den. einzelnen Elementen hat keine besondere,Wirkung. Der Hauptwert'der Signalplatt)-- liegt darin, die Potentialdifferenzen in dein Schirm klein zu halten, damit die Abweichungen der Auftreffgeschwindigkeit der Elektronen nicht wesentlich werden.The generated by the system 21, 24 and by means of the deflection fields via the Mosaic electrode directed punctiform cathode ray initially has a speed of about 50 V and is further accelerated to 100 V by the voltage on grid 31. It passes through a decelerating braking field between the finger 16 and the mosaic screen and reaches the mosaic elements, their positive charges generated by throwing images are neutralized, so that the elements also assume the potential zero. The one remaining in the elements after scanning The proportion of electrons is practically equal to the number of photoelectrons that are by the elements were emitted under the influence of exposure. The excess Portion is immediately accelerated in the opposite direction. The medium speeds of the scanning beam towards the mosaic electrode and of the photoelectron flow from the Mosaic electrode back to the finger are the same. Is the focus field for Making an electrical image of the mosaic screen in the diaphragm plane correctly set, this results in an equally clean electrical image of the Scanning beam generating cathode in the plane of the mosaic screen. The excess Electrons of the scanning beam that neutralize the charge on the mosaic elements are not needed, «- earths removed from the mosaic screen in the same way as the photoelectrons created under the influence of the exposure. The cathode ray is always on the part of the mosaic screen due to the focus and deflection fields directed, the emission of which is simultaneously imaged backwards on the diaphragm. The unabsorbed part of the jet stream arrives almost in the same way back into aperture 20. A small amount is lost through the grid 3I, the The main part, however, meets the anode 21 serving as the output electrode. Of course amplification through secondary emission can still be used within the finger will. The electrons flowing from the screen to the anode go over the output resistance 39 to the cathode back. An amplifier 51 is coupled via the blocking capacitor 52 and gives the signals z. B. to a wireless transmitter. The arrangement is also - able to work if a simple electrode without a metallic signal plate is used will. However, mosaic electrodes with signal plates will always be preferred in order to quickly obtain stable conditions and the voltage differences on the screen not to let it get too high. However, inequalities in the insulating layer play a role In contrast to normal tubes, it does not matter. The total number of electrons that are on triggered by the individual elements determines the proportion of the current that is absorbed and not the voltage created by the release of these electrons. A difference from a few hundred percent in capacity between the. individual elements has none special, effect. The main value of the signal plate - lies in the potential differences in your screen to keep it small, so that the deviations in the impact speed of electrons do not become essential.

Die Tatsache, daß die vom Mosaik kommenden Photoelektronen durch das Fokussierfeld gebündelt werden und, mit Ausnahme der vom gerade abgetasteten Element ausgehenden, die Ausgangsanode nicht erreichen, ist wertvoll, da auf diese Weise der einen höheren Schrot bedingende Ruhestrom im Ausgang vermieden wird. Es ist ferner möglich, den Anodenzylinder 22 von der Anodenblende 211 zu trennen, um zu vermeiden, .daß Elektronen unmittelbar von der Kathode 24 in den Ausgang gelangen.The fact that the photoelectrons coming from the mosaic are caused by the Focussing field are bundled and, with the exception of the element just scanned outbound that do not reach the exit anode is valuable as doing this the quiescent current in the output, which causes a higher shot, is avoided. It is also possible to separate the anode cylinder 22 from the anode screen 211 in order to Avoid. That electrons get directly from the cathode 24 into the exit.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Storing image catcher tube with cathode ray scanning, characterized in that the electron streams, which are modulated in terms of brightness, are returned from the mosaic electrode in prescribed paths by means of the guide and deflection fields provided for the scanning beam and fed back to a collecting electrode arranged separately from the masai electrode. z. Image capture tube according to Claim i, characterized by a concentration coil which surrounds the tube and extends over its entire length. 3. Image capture tube according to claim i, characterized in that the rest potential of the mosaic electrode practically coincides with that of the cathode generating the scanning beam. , 4. Image capture tube according to Claim i, characterized in that the photoelectrons released by the image or the excess electrons of the scanning beam are imaged in the plane of a diaphragm through which essentially only the electrons returning from the element just scanned pass. 5. Bild @ ängerröhre according to claim 4, characterized in that the beam generating system and the diaphragm are housed in a finger-shaped system which is located in the light path at the tube end opposite the mosaic electrode. 6. image capture tube according to claim 4, characterized in that the scanning beam passes through the opening of the diaphragm. ?. Image catcher tube according to Claim 4, characterized in that a network is provided in the diaphragm plane. Image capture tube according to Claim i, characterized in that the returning electrons are directed to an anode which is relatively small in relation to the tube dimensions. G. Image capture tube according to claim i, characterized in that the cathode and the signal plate have the lowest, the fingers (161 the highest and the anode (21, 22) have an intermediate potential. I o. Image capture tube according to claim i, characterized in that the guide and deflection fields penetrate one another. i. An image capture tube according to claim 5, characterized in that the returning electrons are amplified with the aid of a secondary electron multiplier located inside the anode finger. References: British Patent Nos. 419 4,52, 446 661; French Patent No. 812 856; Journal of the Franklin Institute, Vol. 218, 1934, pp. 4.13-415.