DE941545C - Elektronenentladungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Elektronenentladungsvorrichtungen und Schaltungen, die derartige Vorrichtungen enthalten.

Bekannt sind Elektronenentladungsvorrichtungen mit einer als Ladungsspeicher (Potentialreliefschirm) wirkenden Fangelektrode, auf welche ein Elektronenstrahl gerichtet wird und deren durch Sekundäremission entstehende Ladungen periodisch mit einem Elektronenstrahl abgetastet werden. Derartige Vorrichtungen sind verwendet, um ein optisches Bild in elektrische Signale für Fernsehzwecke umzusetzen und dienen ebenfalls zur Ladungsspeicherung für Radarzwecke. Solche Vorrichtungen werden so verwendet, daß die Elektronen, die die Entstehung des Ladungsreliiefs bewirken, auf die Oberfläche der Fangelektrode mit einer Geschwindigkeit auftreffen, die ausreichend ist, um aus der Oberfläche der Fangelektrode Sekundärelektronen in größerer Anzahl als die einfallenden Elektronen auszulösen, so daß in der Wirkung eine Vervielfachung der einfallenden Elektronen erzielt wird. Die Erscheinung der Sekundäremission aus der Oberfläche von Substanzen ist wohlbekannt.

Es wurde festgestellt, daß die Leitfähigkeit bestimmter Substanzen, die bisher als Halbleiter oder im wesentlichen Nichtleiter angesehen wurden, beträchtlich erhöht werden kann, wenn sie mit

Elektronen hoher Geschwindigkeit bombardiert werden, wobei diese Erscheinung induzierte Leitfähigkeit genannt wird. Wenn die Geschwindigkeit der Elektronen groß genug ist, um die Elektronen in die Substanz in einem wesentlichen. Umfang eindringen zu lassen und wenn, entgegengesetzte Oberflächen der Substanz auf verschiedenen Potentialen gehalten werden, so wurde gefunden, daß der Strom/ der dann durch die Schicht fließen kann, wesentlich größer als der Strom in dem bombardierenden Elektronenstrom-sein kamm. Es wird angenommen, daß die induzierte Leitfähigkeit dadurch hervorgerufen wird, daß viele Sekundärelektronen dadurch ausgelöst werden, daß Elektronen hoher Energie die Substanz durchdringen und dann einige der Sekundärelektronen verfügbar sind, um einen Strom zu führen, der groß sein kann im Vergleich zu dem Strom der einfallenden Elektronen. Der Zweck der Erfindung besteht darin·, eine Entladungsvorrichtung anzugeben, bei der die Erscheinung der induzierten Leitfähigkeit verwendet wird.

Gemäß der Erfindung wird eine Elektronenentladungsvorrichtung angegeben, bei. der ein Elek-

tronenstrom auf dda Schicht eines Isolators oder Halbleiters mit einer solchen Geschwindigkeit! beschleunigt wird, daß er in diese Schicht eindringt, wobei der Elektronenstrom eine, bezogen auf die Schirmfläche, örtlich verschiedene Intensität besitzt und in der Schicht eine örtlich unterschiedliche induzierte Leitfähigkeit erzeugt und dadurch ein Potentialrelief aufbaut, wobei ferner ein Kathodenstrahl geringer Geschwindigkeit die Schicht abtastet und das Potentialrelief wieder auf ein Gleichgewichtspotential bringt, das im wesentlichen dem der Kathode entspricht, die den Abtaststrahl erzeugt, wobei das Potentialrelief bei der Abtastung durch den Kathodenstrahl das Nutzsignal liefert. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Elektronenentladungsvorrichtungen, die für Fernseh-, für Radar- und für andere Zwecke geeignet sind.

Die Schicht der Substanz kann im Kontakt mit einer leitenden Elektrode so angeordnet werden, daß eine Fangelektrode mit Ladungsspeicherung gebildet wird, wobei die leitende Elektrode eine Signalelektrode darstellt, aus der eine Signalausgangsspannung erhalten werden kann, wie es z. B. bei Fernsehaufnahmeröhren üblich ist. Die leitende Elektrode kann ein Gitter oder eine Maschenelektrode sein, vorzugsweise indessen enthält sie eine dünne gleichmäßige Schicht von leitendem Material, da in den meisten Fällen die Materialschicht nicht genügend selbsttragend ist, um direkt an einer Maschen- oder Gitterelektrode angebracht zu werden. Dort, wo die Erfindung bei einer Fernsehröhre verwendet wird, kann die Vorrichtung eine fotoelektrische Kathode enthalten, auf- der ein optisches Bild projiziert werden kann, und die Fotqelektronen, die aus der Kathode ausgelöst werden, können dann auf die Materialschicht mit einer hinreichend hohen Geschwindigkeit geschleudert werden, so daß sie die leitende Fläche und die Schicht durchdringen .und bei der letzteren eine induzierte Leitfähigkeit hervorrufen. ,

Geeignete Substanzen für diese Materialschicht sind die sogenannten fotoleitenden Substanzen, wie Selen, Zinksulfid und Kupferoxyd, und auch die sogenannten Halbleiter, wie Silicium und Germanium. Ferner zeigen sogar bestimmte Substanzen, die bisher als echte Isolatoren galten, wie Magnesiumoxyd, Magnesiumfluorid, Titanoxyd und Kieselsäure, induzierte Leitfähigkeit und können verwendet werden. Die Dicke der Schicht soll so sein, daß die Elektronen hoher Geschwindigkeit die Schicht so vollständig wie möglich durchdringen, um Polariisationseffekte zu verhindern, die sonst zur Blockierung des Elektronenstromes führen können. Die Schicht soll vorzugsweise zusammenhängend sein im Gegensatz zu einer 8υ porösen Schlicht mit sehr kleinen. Rissen.

Zum klaren Verständnis und zur leichten, praktischen Anwendung soll die Erfindung nun beispielsweise unter Bezugnahme auf die beifolgende Zeichnung beschrieben werden. Die Zeichnung stellt die Erfindung in Anwendung auf eine Elektronenr entladungsvorrichtung dar, die zur Verwendung als Fernsehaufnahmeröhre geeignet ist.

Wie dargestellt, enthält die Vorrichtung eine evakuierte Hülle 1, in welcher sich eine Fangelektrode befindet, die gemäß der Erfindung ausgeführt ist. Die Fangelektrode enthält ein leitendes Gitter2, auf welchem eine dünne gleichmäßige Schicht3 aus leitendem Material, wie z. B. Aluminium, aufgebracht ist, welche dazu dient, eine gleichförmige Schicht 4 zu tragen, die aus einem M.aterial besteht, welches unter dem Einfluß eines Elektronenbombardements induzierte Leitfähigkeit zeigen kann. An einem Ende der Hülle 1 befindet sich eine fotoelektrische Kathode 5 in Kontakt mit einer durchscheinenden leitenden Elektrode 6. Die Fotokathode kann ein optisches Bild eines zu sendenden Gegenstandes von einem optischen Linsensystem, das auf die übliche Weise dargestellt ist, erhalten. Wenn ein optisches Bild auf diie fotoelektrische Kathode^ projiziert wird, werden Fotoelektronen ausgelöst, zur Fangelektrode durch eine Beschleunigungselektrode/ beschleunigt und durch eine Fokussierungsspule 8 fokussiert. In dem dargestellten Beispiel werden die Fotoelektronen durch das Git- uo ter2, durch die dünne zusammenhängende Schicht von leitendem Material und dann auf dieSchicht4 geschleudert. Die Oberfläche der Schicht 4, die von der fotoelektrischen Kathode 5 abgewandt ist, kann von einem Elektronenstrahl abgetaistet werden, der von einem Elektronenstrahlerzeuger mit einer Glühkathode 9, einem Wehneltzylinder 10 und einer Beschleunigungselektrode 11 erzeugt wird. Die Fangelektrode wird mit einem Strahl von geringer Geschwindigkeit abgetastet, so> daß das Gleichgewichtspotential der Fangelektrode im wesentlichen dem Potential der Kathode 9 entspricht, welche den Abtaststrahl erzeugt. Der von der Kathode 9 erzeugte Abtaststrahl wird durch eine Wandanod'e 12 beschleunigt und dann durch eine Bremselektrode 18 gebremst. Der Strahl aus

der Kathode 9 tastet die Oberfläche der Fangelektrode durch Abtastspulen 13 ab, wobei ein longitudinales Magnetfeld: vorhanden ist, welches durch eine Spule 19 erzeugt wird, so daß der Abtaststrahl auf die Fangelektrode im wesentlichen senkrecht während der Abtastbewegung auftrifft. Das fotoelektrische Bild von der Fotokathode 5 wird auf eine Geschwindigkeit von 5000 Volt oder mehr dadurch beschleunigt, daß die Elektrode 6 ein geeignetes negatives Potential hat und die Elektrode^ ein passendes positives Potential in bezug auf das Potential der Schicht 3, so daß die beschleunigten Elektronen durch die letztere hindurchgehen und in die Schicht 4 eintreten. Die Flächenelemente der Schicht 4 erhalten infolgedessen verschiedene Lei tfähigkeiten, je nach der Intensität der entsprechenden Flächen des Elektronenbildes, die ihrerseits wiederum von der Stärke der Belichtung der entsprechenden Flächenelemente des optischen Bildes abhängein. Hierdurch ergibt sich ein Ladungsbild oder Potentialrelief, das auf der Schicht 4 nach der Seite des Elektrodenstrahlerzeugers hin aufgebaut ist. Diese Oberfläche der Schicht 4 wird dann durch den Elektronenstrahl aus dem Elektronenr strahlerzeuger abgetastet, wobei die einzelnen Flächenelemente wieder auf ein Gleichgewichtspotential gebracht werden, und wobei durch diese Wiederherstellung des Gleichgewichtspotentials Bildsignale an einer geeigneten Signalimpedanz 14, welche mit der leitenden Schicht 3 verbunden ist, erzeugt werden.

Das Gleichgewichtspoteotial der Fangelektrode wird im wesentlichen dem Potential der Kathode 9 entsprechen, und in diesem Fall wird die leitende Schicht 3 auf positivem Potential von etwa 100 Volt in bezug auf die Kathode 9 gehalten, so daß ein positives Ladungsbild an der abgetasteten Oberfläche der Schicht 4 entsteht, und wobei dieses positive Ladungsbild dann durch den Abtaststrahl mit niedriger Geschwindigkeit entladen wird, und wobei die Entladung der Flächenelemente der abgetasteten Oberfläche wiederum Bildsignale an einem Signal widerstand 14 hervorruft, der mit der leitenden Schicht 3 verbunden ist. Es ist gefunden worden, daß beim Gebrauch einer Schicht 4 in Übereinstimmung mit der Erfindung ein Strom durch die sogenannte isolierende Oberfläche fließt, der sehr viel größer ist als der Strom, der die Oberfläche bombardiert; das ist der fotoelektrische Elektronenstrom, mit dem Resultat, daß ein wesentlicher Grad von Verstärkung erzielt wird. Falls die Erfindung bei Fernsehaufnahmeröhren verwendet wird, kann es wünschenswert sein, um ein Nachziehen zu vermeiden, wenn während einer ganzen Bildperiode eine volle Speicherung verwendet wird, die Expositionszeit zu verkürzen, indem man das fotoelektrische Bild für gewisse Zeiträume während der Bildperioden abschaltet. Das kann durch Änderung der Spannung an den Elektroden 6 oder 7 bewirkt werden.

Die Erfindung ist vorstehend zwar in einer Anwendung bei einer Fernsehaufnahmeröhre beschrieben, sie kann indessen auch bei anderen Vorrich tungen für Fernsehzwecke verwendet werden, wo die Umsetzung von Signalen von einem Standardwert zu einem anderen benötigt wird und bei" Fernsehaufnähmeröhren, die als image-dissecto<r-Röhren bekannt sind, bei denen ein Elektronenbild über eine Fangelektrode hinweg abgetastet wird, wobei die verwendete Fangelektrode gemäß der vorliegenden Erfindung gebaut ist. Außerdem kann die dargestellte Anordnung in bekannter Weise so abgewandelt werden, daß Elektronen aus dem Abtaststrahl, die nicht benötigt werden, um den Gleichgewichtswert dier Flächenelemente der Fangelektrode wieder herzustellen, in die Nähe der Kathode 9 zurückkehren und zur Erzeugung von Bildsignalen vervielfacht werden.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Elektronenentladungsvorrichtung, bei der ein Elektronenstrom auf die Schicht eines Iso^- lators oder Halbleiters mit einer solchen Geschwindigkeit beschleunigt wird, daß er in diese Schicht eindringt, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrom eine, bezogen auf die Schirmfläche, örtlich verschiedene Intensität besitzt und in der Schicht eine örtlich unterschiedliche induzierte Leitfähigkeit erzeugt und dadurch ein Potentialrelief aufbaut, daß ferner ein Kathodenstrahl geringer Geschwindigkeit die Schicht abtastet, und das Potentialrelief wieder auf ein Gleichgewichtspoteintial bringt, das im wesentlichen dem der Kathode entspricht, die den Abtaststrahl erzeugt, wobei das Potentialrelief bei der Abtastung durch den Kathodenstrahl das Nutzsignal liefert.
2. 2. Für Fernsehaufnahme verwendbare Elektronenentliadungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine fotoelektrische Kathode, deren Mittel, um Fotoelektronen von dieser Kathode auf die Materialschicht zu beschleunigen, so daß die Schicht induzierte Leit- fähigkeit zeigt und Ladungen auf der Schicht hervorgerufen werden, und ferner durch Mittel, um Signale aus den Ladungen zu gewinnen.
3. 3. Elektronenentladungsvorrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Abtasten der Schicht an der Seite angeordnet sind, die derjenigen entgegengesetzt ist, auf die die Fotoelektronen geworfen werden.
4. 4. Elektronenentladungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht des Materials aus Selen, Zinksulfid, Kupferoxyd, Silicium, Germanium, Titaniumoxyd, Magnesiumoxyd, Kieselsäureerde oder Magnesiumnuorid besteht.
5. 5. Elektronenentladungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht zusammenhängend ist.
6. 6. Schaltungs-Anordnung mit einer Elektronenentladungsvorrichtung nach einem der

   Ansprüche ι, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß -an die Elektronenentladungsvorrichtung Potentiale gelegt werden, die so gewählt sind, daß der Leitungsstrom durch ein Element der Schicht größer ist als der Elektronenstrom, der auf das Element auftrifft, so· daß die Leitfähigkeit induziert wird.

   Angezogene Druckschriften: »Die Sekundäremission fester Körper« von

   Bruining, Verlag Springer, Berlin, 1942, S. 1, 48, 49, 50;

   deutsche Patentschriften Nr. 512644, 706872,

   904777;
   USA.-Patenitschrif t Nr. 1 660 886.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 509 688 4.56