DE966658C - Anordnung zur elektronischen Speicherung und nachfolgenden Abnahme von elektrisch uebertragenen Nachrichten oder Signalen - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 29. AUGUST 1957

K 9738VIIIaJ 21 α*

Es ist bekannt, elektrische Signale oder Signalgruppen in Form elektrostatischer Aufladungen von Kondensatoren mittels Elektronenbestrahlung zu speichern und die Ladungen durch Elektronen-Strahlabtastung der Speicherkondensatoren als elektrische Signale wiederzugewinnen. Es ist ferner eine Speicherröhre bekannt, bei der es sich darum handelt, die wiederzugebenden Werte auf einem aus Isolierstoff gefertigten Schirm zu speichern. Dieser Schirm zeigt eine Sekundäremission und wird mit einem Kathodenstrahl von stets derselben Elektronengeschwindigkeit beaufschlagt. Die zu speichernden Signale liegen bei dieser Speicherröhre an einer gitterförmigen Sekundäremissionsanode, die sich vor dem Speicherschirm befindet und von dem Elektronenstrahl durchdrungen wird.

Es ist auch bekannt, die gespeicherten Ladungen für die Signalrückgewinnung dadurch auszuwerten, daß die Aufladepotentiale die Ablenksteuerung eines Elektronenstrahls bewirken, der nach Maßgäbe der Aufladepotentiale der Speicherelemente über eine Blendenkante bewegt wird, hinter der der Elektronenstrahlstrom eine Intensitätsschwankung entsprechend den gespeicherten Signalen aufweist. Da die für Ladungsaufbringung und Ladungsabnähme bzw. Ladungsauswertung von den Speicherkondensatoren zu verwendenden Elektronenstrahlen in ihrer Intensität praktisch begrenzt sind und die

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Auf- und Entladezeiten meist nur sehr kurz sind, sind die bei der elektrostatischen Speicherung des einzelnen Signals umgesetzten Ladungen ebenfalls nur recht klein, obwohl z. B. die Aufladepontentiale an den einzelnen Speicherkondensatoren, sofern diese kleine Kapazitäten haben, beachtliche Werte annehmen können. Bei den bekannten Anordnungen übertreffen die gespeicherten Signale wegen der geringen umgesetzten Ladungen die allgemeinen ίο Störspannungen der elektronischen Umsetzungsvorrichtung nur um geringe Beträge, so daß die Speicherung stets zu einer Unsauberkeit der übertragenen Signale führt, wodurch die technische Anwendungsmöglichkeit solcher elektronischer Speicheranordnungen stark eingeschränkt wird. Dies gilt für alle bekannten Steuerungsverfahren zur elektronischen Ladungsaufbringung auf Speicherkondensatoren, d. h. sowohl für die Intensitätssteuerung des aufbringenden Primärelektronen-Strahls mit freier Potentialeinstellung des jeweils beaufschlagten Speicherelements als auch für die steuernde Beeinflussung des Potentials der Absaugelektrode für die am jeweils primär beaufschlagten Speicherelement ausgelösten Sekundärelektronen mit einer Potentialeinstellung des Speicherelements auf Grund eines Gleichgewichts zwischen primär zuströmenden und sekundär abgesaugten bzw. abfließenden Elektronen.

Die Ungleichmäßigkeiten bei den Aufladungsvorgängen, der einzelnen Speicherelemente kommen bekanntlich dadurch zustande, daß einmal der Sekundäremissionsf aktor über alle Speicherelemente gesehen aus technologischen Gründen nicht ganz gleichmäßige Werte aufweist und auch zeitlich schwankt und daß zum anderen bei allen bekannten Anordnungen die Geometrie des Absaugfeldes für die durch Primärbestrahlung am Einzelelement ausgelösten Sekundärelektronen über die Gesamtheit aller Speicherelemente betrachtet ungleichmäßig ist und daß schließlich der Aufladevorgang eines Speicherelements durch denAufladezustand benachbarter Elemente beeinflußt wird, wodurch eine, zusätzliche Ungeregeltheit in den Abfluß der Sekundärelektronen vom gerade bestrahlten Speicherelement kommt.

Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen zur Speicherung und nachfolgenden Abnahme von elektrisch übertragenen Nachrichten oder Signalen mit isolierten Speicherelektroden mit einem Sekundäremissionsfaktor über Eins, denen eine gemeinsame Sekundäremissionsanode (Absaugelektrode) zugeordnet ist und auf denen durch einen ersten über eine Reihe von Speicherelektroden hinweg abgelenkten Kathodenstrahl Ladungen entsprechend den zu speichernden Signalen hervorgerufen werden und diese Ladungen gegebenenfalls einen zweiten entlang der Speicherelektrodenreihe abgelenkten Kathodenstrahl durch Verlagerung quer zu einer Blendenkante in seiner Stromstärke beeinflussen, unter Anschluß der zu speichernden Signale an die den Speicherelementen gemeinsame Absaugelektrode. Sie beseitigt die. vorgenannten Ursachen der die technische Anwendung solcher Speicherröhren stark einschränkenden Ungleichmäßigkeiten bei der elektronischen Aufbringung der Ladungen auf Speicherkondensatoren dadurch, daß die gemeinsame Sekundäremissionsanode (Absaugelektrode) die vom ladungsaufbringenden Kathodenstrahl beaufschlagten Teile aller Speicherelemente derart mit gleichem Abstand umschließt, daß Ungleichmäßigkeiten der Speicherkondensatoraufladungen vermieden werden und der Elektronenstrahl durch sie nicht behindert wird.

Durch diese Maßnahme entsteht zunächst für die an den Speicherelementen ausgelösten Sekundärelektronen bei der Gesamtheit aller einzelnen Speicherelemente ein gleichmäßiges Absaugfeld. Zum anderen wird der Einfluß des Potentialzustandes der Nachbarelemente auf den Aufladungsvorgang des gerade primär bestrahlten Speicher- elements unterbunden. Und drittens wird bei der bevorzugt anzuwendenden Steuerung des Aufladepotentials durch steuernde Beeinflussung der Spannung an der Absaugelektrode die bei dieser Steuerungsart sich bekanntlich ausbildende Raumladung aus Sekundärelektronen zwischen beaufschlagtem Speicherelement und Absaugelektrode durch die gekennzeichnete Umschließung des primärbeaufschlagten Teils des Speicherelements durch die Absaugelektrode wohldefiniert und läuft nicht wie bei allen bekannten Anordnungen mehr oder minder willkürlich auseinander. Die Ausbildung einer wohldefinierten Raumladung ist aber bekanntlich der einzige Weg, um den Einfluß der technologisch bedingten Ungleichmäßigkeiten des Sekundäremissionsfaktors auf den Aufladevorgang zu unterdrücken. Die gekennzeichnete Umschließung der vom Primärstrahl beaufschlagten Teile der Speicherelemente durch die Absaugelektrode für die an diesen Teilen ausgelösten Sekundärelektronen setzt deshalb die bisher in Speicherröhren unvermeidlich auftretenden ungeregelten Ungleichmäßigkeiten bei der Ladungsaufbringung weitgehend herab bzw. unterbindet sie ganz und eröffnet damit den elektronischen Speicherröhren neue und weitere technische Anwendungsmöglichkeiten.

Nachfolgend wird ein Beispiel für die Anwendung der Erfindung in einer elektronischen Speicherröhre gegeben, bei der die Steuerung der Aufladepotentiale der Speicherelemente durch die bekannte steuernde Beeinflussung der Spannung an der Absaugelektrode für die an den Speicherelementen ausgelösten Sekundärelektronen erfolgt und bei der die Auswertung der gespeicherten Ladungen zur Wiedergewinnung der gespeicherten Signalwerte in einem Ausgangskreis in ebenfalls bekannter Weise durch Ablenksteuerung eines Elektronenstrahls über eine Blendenkante nach Maßgabe der Aufladepotentiale der Speicherkondensatoren erfolgt. Diese Auswertung der Speicher-Potentiale an Stelle der Speicherladungen selbst hat für die Wiedergewinnung der gespeicherten Signale den grundsätzlichen Vorteil, daß beim Auswertungsvorgang Ungleichmäßigkeiten der Kapazitätswerte der einzelnen Speicherkondensatoren, die bei gleichen Aufladepotentialen auch noch zu ungleich-

mäßigen Elektrizitätsmengen in den aufgeladenen Speicherkondensatoren führen, nicht zur Wirkung kommen.

Die Abb. ι a und ι b zeigen schematisch eine Speicheranordnung im Schnitt und in der Aufsicht. Im Strahlsystem, bestehend aus der Kathode H, der Steuerelektrode W und dem Anodenzylinders, wird ein Elektronenstrahl erzeugt, der zunächst die senkrecht aufeinanderstellenden Ablenkkondensatoren b und α durchsetzt und hierauf hinter der Blende B in den Ablenksteuerraum eintritt. Dieser Ablenksteuerraum wird gebildet aus einer Anzahl von Speicherelektroden AL, die fächerförmig nebeneinander angeordnet sind (s. Abb. ι b) und mit einer Gegenelektrode G für den durchtretenden Elektronenstrahl eine Anzahl von Ablenkkondensatoren bilden. Der Elektronenstrahl wird in diesem Raum nach Maßgabe der Aufladung des jeweils wirksamen Speicher- bzw. Ablenksteuerao elements aus seiner Richtung abgelenkt, wodurch ein mehr oder minder großer Anteil von ihm durch die Öffnung der Steuerblende StB fällt und zur Auffangelektrode Af gelangt, die über eine Impedanz / an Spannung liegt. Wird nun der Elektronenstrahl durch Ablenkspannungen am Kondensator b senkrecht zu seiner Fortpflanzungsrichtung bewegt und nacheinander dem Ablenksteuereinfluß der nebeneinander angeordneten Speicherelemente ausgesetzt, so trifft auf die Auffangelektrode Af ein nach Maßgabe der Aufladepotentiale der Speicherelemente schwankender Elektronenstrom, dessen zeitlicher Ablauf durch den Ablenkvorgang am Kondensator b bestimmt wird.

Bei der technischen Ausführung ist dabei zu beachten, daß die vom Elektronenstrahl ohne Ablenksteuerung auf Grund der Ablenkung des Kondensators b beschriebene Ebene parallel zur Kante der Steuerblende StB liegt. Das erfordert eine gute Justierung des ganzen Systems und kann des weiteren z. B. durch zusätzliche Ablenkkondensatoren, die von dem über die fächerförmig angeordneten Speicherelektroden hinweg bewegten Elektronenstrahl durchsetzt werden, elektrisch eingestellt werden. Diese zusätzlichen Ablenkkondensatoren sind dabei derart auszubilden, daß sie an den verschiedenen Stellen des Elektronenstrahlfächers unterschiedlicheAblenkeinflüsse auf den Elektronenstrahl haben, so daß eine Drehung der Ebene des Elektronenstrahlfächers mit ihnen vorzunehmen ist. Die Fächerebene wird dann so gedreht, daß sie parallel zur Kante der Steuerblende verläuft.

Die Beladung der die Ablenksteuerung bewirkenden Speicherelemente AL mit den zu speichernden Signalen erfolgt in der Ausführung der Abb. la und ι b durch einen Elektronenstrahl, der die Elemente an ihrem hinteren hochgebogenen Ende, das in eine erfindungsgemäße Absaugelektrode AS hineinragt, trifft. Zur Aufladesteuerung dient in Abb. ι a beispielsweise der im Strahlsystem H', W', s erzeugte und im Ablenkkondensator b' bewegte Elektronenstrahl, der in der Verlängerung der Strahlsystemachse auf die hochgebogenen Enden der isolierten Speicherelemente fällt und die dieser Strahl nach Maßgabe des ihm im Kondensator b' erteilten Bewegungsvorgangs nacheinander abtastet. Die an der jeweiligen Auftreffstelle dieses Elektronenstrahls erzeugten Sekundärelektronen werden entsprechend dem gerade zwischen Absaugelektrode AS und dem bestrahlten Speicherelement vorliegenden Absaugfeld zur Absaugelektrode abgesaugt oder fallen auf das Speicherelement zurück. Dies ist der bekannte Vorgang der Aufladesteuerung durch steuernde Beeinflussung der Spannung an der Absaugelektrode. Es empfiehlt sich, den vom Auflade- strahl getroffenen Stellen, das sind in Abb. 1 a die hochgebogenen Enden der Segmente AL, einen Überzug aus einem Material mit guten Sekundäremissionseigenschaften zu geben. In Abb. 1 a ist die Steuerung der Speicheraufladung durch Beeinflussung der Spannung an der Absaugelektrode für die Sekundärelektronen angedeutet, indem die Absaugelektrode AS mit einer Zuführung für die Signalspannungen versehen ist. Wenn die Elektronengeschwindigkeit des Aufladestrahls so bemessen wird, daß der Sekundäremissionsfaktor an den Speicherelementen größer als Eins ist, so lädt sich das vom Aufladestrahl gerade getroffene Element AL unter Ausbildung einer Raumladung aus Sekundärelektronen zwischen dem Speicherelement und der es umschließenden Absaugelektrode praktisch auf die Spannung auf, die die Absaugelektrode in diesem Zeitpunkt gerade besitzt. Bei der Abtastung der Elemente AL durch den Aufladestrahl wird den Speichersegmenten also nacheinander das jeweils an der Absaugelektrode liegende Signalpotential erteilt, und zwar bewirkt die erfindungsgemäße Umschließung der vom Primärstrahl beaufschlagten Teile der Speicherelemente durch die Absaugelektrode, daß die bei allen bekannten Speicherröhren auftretenden röhreneigenen Ungleichmäßigkeiten der Aufladepotentialeinstellung der Speicherelemente, wie oben dargelegt, unterdrückt bzw. weitgehend vermindert werden. Zur Wiedergewinnung der eingespeicherten Signale bewirken die Signalaufladungen der Speicherelemente die vorstehend erklärte bekannte Ablenksteuerung des im Raum zwischen AL und G durchgehenden Elektronenstrahls.

Um die vorzeitige Entladung der Speicherelemente durch Streuelektronen der Elektronenstrahlen zu verhindern, ist es zweckmäßig, die verschiedenen Blenden für die Elektronenstrahlen so wie z. B. die Gegenelektrode G der die Ablenksteuerung bewirkenden Speicherkondensatoren mit einem Überzug zu versehen, der einen geringen Sekundäremissionsfaktor besitzt.

Die durch die Ablenksteuerung über die Steuerblende StB hinweggesteuerten Elektronenströme, die als Signalnutzströme auf die Auffangelektrode Af fallen, können in bekannter Weise auch durch einen Sekundäremissionsvervielfacher verstärkt werden, der bei solcher Anordnung an die Stelle der Elektrode Af in den Abb. 1 a und 1 b tritt.

Wenn es sich um die Aufgabe handelt, aus einer Signalfolge nur Ausschnitte zu speichern, so kann die in den Abb. 1 a und 1 b dargestellte Anordnung

noch eine wesentliche Vereinfachung erfahren, indem ein einziger Elektronenstrahl zunächst die Beladung der Ablenksteuerelemente mit dem zu speichernden Signalausschnitt bewirkt und an dem gleichen Elektronenstrahl in einer nachfolgenden Bewegungsphase eine Ablenksteuerung durch die vorher beladenen Ablenksteuersegmente vorgenommen wird. Bei solcher Anordnung entfällt in Abb. ι a das zweite Strahlsystem H', W', z', b', und

ίο der im System H, JV, s erzeugte Elektronenstrahl wird während einer Bewegungsphase durch den Ablenkkondensator α in Richtung auf die obere öffnung der Blende B abgelenkt. Der Strahl fällt durch die Blendenöffnung und wird durch den Ablenkkondensator K in die Horizontale zurückgebogen, so daß er, ebenso wie vorher der im zweiten Strahlsystem erzeugte Elektronenstrahl, die hochgebogenen Enden der Speichersegmente AL trifft und an ihnen die Aufladung gemäß der zu speichernden Signalspannung bewirkt. In einer nachfolgenden Bewegungsphase wird die Ablenkspannung vom Ablenkkondensator α- abgenommen, so daß der Elektronenstrahl geradeaus in die untere Öffnung der Blende B und anschließend in den Ablenksteuerraum fällt, woselbst er einer Ablenksteuerung durch die vorher auf den Segmenten AL gespeicherten Signalspannungen unterliegt.

Die Anwendung der erfmdungsgemäßen Anordnung ist auf allen Gebieten, die mit elektronischer Nachrichten- oder Signalspeicherung arbeiten, gegeben.

Claims (3)

1. Patentansprüche

   i. Anordnung zur Speicherung und nachfolgenden Abnahme von elektrisch übertragenen Nachrichten oder Signalen mit isolierten Speicherelektroden mit einem Sekundäremissionsfaktor über Eins, denen eine gemeinsame Sekundäremissionsanode (Absaugelektrode) zugeordnet ist und auf denen durch einen ersten über eine Reihe von Speicherelektroden hinweg abgelenkten Kathodenstrahl Ladungen entsprechend den zu speichernden Signalen hervorgerufen werden und diese Ladungen gegebenenfalls ^inen zweiten entlang der Speicherelektrodenreihe abgelenkten Kathodenstrahl durch Verlagerung quer zu einer Blendenkante in seiner Stromstärke beeinflussen, unter Anschluß der zu speichernden Signale an die den Speicherelementen gemeinsameAbsaugelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Sekundäremissionsanode (Absaugelektrode) die vom ladungsaufbringenden Kathodenstrahl beaufschlagten Teile aller Speicherelemente derart mit gleichem Abstand umschließt, daß Ungleichmäßigkeiten der Speicherkondensatoraufladungen vermieden werden und der Elektronenstrahl durch sie nicht behindert wird.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kathodenstrahl während einer Bewegungsphase die Speicherung der Signale bewirkt und während einer zweiten Bewegungsphase entsprechend den gespeicherten Signalen in seiner Stromstärke beeinflußt wird.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkgeschwindigkeit des die Ladungsspeicherung bewirkenden Strahls und des die gespeicherten Ladungen abnehmenden Strahls bei ihrer Bewegung über die Speicherelemente verschieden ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   USA.-Patentschriften Nr. 2179205, 2454652, 2548789; britische Patentschrift Nr. 614 313;

   Annals of the Computation Laboratory, Havard University Press, Cambridge, Mass., Vol. XVI (1948), S. 123, 126 bis 129, Aufsatz von Jay W. Forrester: »High-Speed Electrostatic Storage«;

   Zeitschrift »Funk und Ton«, 1949, Nr. 7, S. 373, und 380, Aufsatz von H. te Gude: »Der Elektronenabtaster — eine Abbildungsmethode mit Hilfe von Sekundärelektronen,«;

   Zeitschrift »Electronics«, 1947, Sept., S. 80 bis 83, Aufsatz von A. V. Haeff : »Α memory tube«;

   Buch von Brüche/Recknagel: »Elektronengeräte«, Berlin, 1941, S. 396, Abb. 562.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen