DE973880C - Verfahren und Einrichtung zum Aufzeichnen von Angaben - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 7. JULI 1960

ρ 45824 IX/42 m D

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Aufzeichnen oder Speichern von Angaben, die in elektrischer Form in ein Ladungsbild auf einer nichtleitenden Fläche umgeformt werden, wobei die ursprünglichen elektrischen Signale durch einen Lesevorgang wiederhergestellt werden, der eine Abtastung des Ladungsbildes bedingt, die in ähnlicher Weise erfolgt wie die Aufzeichnung desselben.

Im allgemeinen wird verlangt, daß die aufgespeicherte Nachricht ablesbar ist, ohne dabei ausgelöscht zu werden; ein Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Einrichtung zur Erreichung dieses Zieles.

Ein weiterer Erfindungsgegenstand bezieht sich auf die Tatsache, daß keine nichtleitende Fläche tatsächlich ein Ladungsbild unbegrenzt halten wird.

Praktisch ist infolge des Abfließens bzw. der Verteilung der Ladung längs der Speicherfläche die Speicherzeit auf ein Maximum von wenigen Stun- ao den begrenzt. Es ist bereits vorgeschlagen worden, diese Begrenzung dadurch zu vermeiden, daß das Ladungsbild periodisch in Zeiträumen regeneriert wird, die im Vergleich zur maximalen Speicherzeit klein sind; die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung verbesserter Regenerationseinrichtungen, die in weitestem Rahmen anwendbar und einfach und zuverlässig in der Wirkungsweise sind.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere (jedoch nicht ausschließlich) auf die Speicherung bei- Ziffern-Rechenmaschinen und datenverarbeitenden Maschinen. Bei einer Binärziffer-Rechenmaschine werden z. B. die Ziffern ο und 1 einfach durch

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verschiedene elektrische Signale dargestellt, und alle Zahlen, Rechenvorgänge, Anweisungen für bestimmte Arbeitsgänge usw. können.durch Gruppen von Signalen dargestellt werden, die sich jeweils nur aus zwei elementaren Signalen zusammensetzen. Die vorliegende Erfindung bezweckt demgemäß die Schaffung verbesserter Einrichtungen für die Aufzeichnung, Ablesung und die Regeneration von Signalgruppen bei Binär- und anderen ίο Rechenmaschinen sowie bei anderen datenverarbeitenden Maschinen.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren und die zu seiner Ausführung dienende Einrichtung gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einem Kathodenstrahlröhrenspeicher einer der verschiedenen elektrostatischen Ladungszustände eines solchen Bereiches in der durch "die Bombardierung dieses Bereiches mit Elektronen mittels des Strahlenbündels erzeugten positiven Ladung besteht und daß der andere dieser Ladungszustände jeweils von Fall zu Fall auf diesem Bereich dadurch erzeugt wird, daß das Strahlenbündel von einem Teil der nichtleitenden Fläche Sekundärelektronen zu dem betreffenden Bereich hin auslöst, um die positive Ladung dieses Bereiches zu vermindern.

Die Erfindung beruht auf einer Erscheinung, welche im einzelnen nachstehend besprochen wird und die hier in folgenden Ausdrücken kurz zusammengefaßt werden kann. Unter bestimmten Umständen ist die auf einer nichtleitenden Fläche durch ein Kathodenstrahlbündel, welches kurzfristig auf einen bestimmten Elementarbereich des Röhrenschirmes auftrifft, !unterlassene Ladungsverteilung davon abhängig, ob dem Bündel auch gestattet ist, nachfolgend auf benachbarte Elementarbereiche auf zutreffen; das heißt, die auf Grund der Bestrahlung eines bestimmten Elementarbereiches entstandene Ladungsverteilung kann abgeändert werden, indem dem Bündel gestattet wird, danach einen benachbarten Elementarbereich zu bestrahlen. Die Art irgendeines Teiles eines Ladungsbildes, das auf einer nichtleitenden Fläche durch Bestrahlung mittels eines Kathodenstrählbündeis erzeugt wird, kann, wie wohl bekannt ist, dadurch ermittelt werden, daß das Ladungsbild durch nochmaliges Abtasten der Fläche mittels des Bündels wieder in elektrische Signale übergeführt wird. Dies ist der Vorgang des Ablesen« des Ladungsbildes.

Es ist klar, daß, da der Regenerationsvorgang die Erzeugung von Signalen entsprechend dem Ladungsbild bedingt, er tatsächlich ein Ablesevorgang ist; im allgemeinen ist es zweckmäßig, das Ladungsbild als Ganzes in zyklischer Folge zu regenerieren und Vorkehrungen zu treffen, daß gegebenenfalls jeweils ein besonderer Teil des Ladungsbildes gelesen werden kann.

In der Beschreibung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in welcher

Fig. ι bis 6 erläuternde Schemen sind, welche die Theorie veranschaulichen, auf welcher die Erfindung beruht, und

Fig. 7 ein Blockschema einer beispielsweisen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist.

Es wird zweckmäßig sein, vor der Besprechung besonderer Ausführungsformen der Erfindung mehr im einzelnen die physikalischen \^orgänge zu betrachten, auf welchen sie beruht.

Die Schirmfläche einer Kathodenstrahlröhre kann so beschaffen sein, daß sie ein Sekundäremissionsverhältnis hat, das unter besonderen Betriebsbedingungen größer als Eins ist. Wenn also das Strahlenbündel stetig auf eine einzelne Stelle des Schirms fällt, wird diese zuerst positiv, da mehr Sekundär elektronen die Stelle verlassen als Primär elektronen ankommen; wenn jedoch diese Stelle stärker positiv als die am stärksten positiv geladene Elektrode der Röhre (gewöhnlich die dritte Anode) wird, werden Sekundärelektronen zu dieser Stelle zurückkehren, und das wirksame Sekundäremissionsverhältnis fällt auf Eins ab; in diesem Gleichgewichtszustand ist das Potential der betreffenden Stelle stetig und beläuft sich auf einige wenige Volt positiv in bezug auf die dritte Anode, wobei benachbarte Bereiche des Schirmes in bezug auf die dritte Anode etwas negativ geladen sind, und zwar wegen der Sekundärelektronen, denen sie ausgesetzt waren. Die für die Herstellung des Gleichgewichtes erforderliche Zeit hängt von der Größe der Schirmfläche, der Stromdichte des Strahlenbündels, dem Sekundäremissionsverhältnis und dem Gesetz ab, nach welchem die Rückkehr der Sekundärstrahlen zu der angestrahlten Stelle als Funktion des Potentials dieser Stelle in bezug auf das Potential der dritten Anode erfolgt. Versuche ergaben, daß das Strahlenbündel in erster Annäherung als ein Ohmscher Widerstand angesehen werden kann; die durch diesen Widerstand und die Schirmkapazität gebildete Zeitkonstante ist in der Größenordnung von ι Mikrosekunde oder weniger. Im Gleichgewichtszustand findet natürlich kein Stromfluß zur Schirmfläche, die hier als vollkommener Isolator angenommen wird, statt; die Sekundäremission ist dann ganz genau gleich dem Primärstrom. Es sei nun angenommen, daß auf der Außenseite der Röhre, welche den Schirm enthält, eine metallische Abgreifplatte vorgesehen ist und daß diese Platte über einen kleinen Widerstand geerdet ist, der seinerseits mit einem Verstärker gekoppelt ist, und daß die Anordnung derart ist, daß die Ausgangsspannung des Verstärkers jeweils die Wellenform des Stromes hat, der von der Abgreifplatte nach der Erde fließt; es sei weiter angenommen, daß der Kathodenstrahl in regelmäßiger, wiederholter Form durch eine Rechteck-Schaltwelle ein- und ausgeschaltet wird, während die bestrahlte Stelle feststehend gehalten wird. Wenn angenommen wird, daß zwischen den einzelnen Ausleuchtungen kein Abfließen der Ladung stattfindet, so wird die angestrahlte Stelle nach einiger Zeit ihre positive Gleichgewichtsladung angenommen haben; bei jeder darauffolgenden Ausleuchtung wird infolgedessen'keine weitere Änderung der. Schirm-

flächenladung erfolgen. Somit ergibt sich, daß am Verstärkerausgang infolge des Fehlens einer Änderung der Oberflächenladung kein Strom erscheint. Wenn jedoch das Strahlenbündel eingeschaltet wird, werden eine Anzahl von Elektronen des Strahlenbündels ,selbst und solche der zur dritten Anode zurückkehrenden Sekundärelektronenwolke plötzlich in der Nähe der Abgreifplatte auf die Schirmfläche auftreffen. Dias ist gleichbedeutend

ίο mit dem plötzlichen Aufbringen einer negativen Ladung in der Nähe der Abgreifplatte; infolgedessen fließt auf Grund der auf dieser Platte induzierten Ladung ein negativer Ausgleichsitrom durch den Widerstand. Die Elektronenwolke wird, wenn die Rechteckwelle scharf ist, äußerst rasch an die Schirmfläche herangeführt; die Form des Ver-

- stärker-AusgangsimpuIses wird ganz durch das augenblickliche Ansprechen des Verstärkers auf diesen Vorgang bestimmt. Wenn das Strahlenbündel durch die Rechteckwelle abgeschaltet wird, wird die Elektronenwolke plötzlich verschwinden, und ein gleicher, entgegengesetzt gerichteter positiver Impuls erscheint am Verstärkerausgang. Die Größe dieser Impulse wird jeweils nur von dem Bündelstrom und nicht von der Größe der jeweils angestrahlten Stelle abhängen. Ihre Amplitude wird daher hauptsächlich von der Strahlhelligkeitssteuerung abhängen, sie kann jedoch auch davon abhängen, wie scharf das Kathodenstrahlenbündel auf Brennpunkt eingestellt ist.

Der Verstärkerausgang unter diesen Bedingungen ist in Fig. 1 b der Zeichnung angedeutet, wobei Fig. ι a die Schaltwellenform veranschaulicht, durch welche der Bündelstrom moduliert wird.

Fig. 2 zeigt schematisch die Potentialverteilung im Gleichgewichtszustand an der ausgeleuchteten Stelle und um die ausgeleuchtete Stelle herum.

Es sei nun vorausgesetzt, daß die Anordnung so getroffen ist, daß nacheinander zwei Flecken A und B (Fig. 3) bestrahlt werden, welche ungefähr 1,25 Fleckendurchmesser voneinander entfernt sind. Dies kann dadurch erreicht werden, daß der Bündelstrom durch eine Wellenform moduliert wird, die in Fig. 4 a gezeigt ist, während das Strahlenbündel durch Steuerung vermittels einer Rechteckwelle von der halben Frequenz derjenigen in Fig. 4a abgelenkt wird, wie in Fig. 4b gezeigt ist. Wenn das Bündel auf den Flecken A trifft, wird eine Ladungsverteilung, wie sie durch die ausgezogene Linie in Fig. 3 gezeigt ist, vorhanden sein. Das Bündel wird nun abgeschaltet und dann wieder in Lage B eingeschaltet. Der neu bestrahlte Flecken wird nun rasch positiv, und es wird nun die positive, durch die gestrichelte Linie D angedeutete Ladungsverteilung erzeugt. Einige der dabei austretenden Sekundärelektronen werden von der positiven Ladung angezogen, die durch das Bündel auf dem Flecken A erzeugt wurde, und werden anfangen, dieselbe abzubauen (gestrichelte Linie E). Auch dann, wenn auf B der Gleichgewichtszustand erreicht ist, was sehr rasch der Fall sein wird, können die ausgesandten Sekundärelektronen noch nach A hinübergelangen und die dort befindliche Ladung neutralisieren. Wie weit dies tatsächlich der Fall ist, ist zur Zeit nicht bekannt. In je stärkerem Maße es geschieht, um so weniger leicht können Sekundärelektronen von der Ladung unter B die Stelle A erreichen. Nachdem Gleichgewicht erreicht worden ist, wird das Bündel abgeschaltet, nach A zurückbewegt und wieder eingeschaltet. Die ^-Ladung wird rasch wieder auf ihren vollen positiven Betrag ergänzt, und die bei B verbleibende positive Ladung wird durch die während des Anstrahlens der Stelle A austretenden Sekundärelektronen wieder in gewissem Ausmaß, wie zuvor, abgebaut, wie durch die gestrichelte Linie F gezeigt ist. Dieses Verfahren des Hervorrufens einer positiven Ladung und des teilweisen Abbaues der anderen, benachbarten positiven Ladung kann unbeschränkt wiederholt werden; wenn das System symmetrisch ist, so wird die von einer gerade angestrahlten Stelle austretende Sekundäremission größenmäßig gleich der Ladung sein, um die die andere, benachbarte Stelle abgebaut wird, so daß jeweils die auf Grund der Sekundäremission austretende Ladung während der vorhergehenden Halbperiode des Vorgange durch Neutralisation gebunden wurde.

Wenn beim Anstrahlen eines Fleckens (und somit bei der Hervorrufung der vollen positiven Ladung auf demselben) alle ausgesandten Sekundärelektronen unmittelbar zur Neutralisation der Ladung des anderen Fleckens verbraucht würden, würde an der Abgreifplatte kein Signal entstehen, wenn für den Augenblick der Beitrag der in bezug auf Fig. ι beschriebenen Elektronenwolke außer Betracht gelassen wird. Tatsächlich verläuft jedoch der Vorgang der Hervorrufung der positiven Ladung beim Anstrahlen rascher, als erwartungsgemäß der Neutralisationsvorgang verläuft, da die Geschwindigkeiten aller ausgestrahlten Sekundärelektronen von dem angestrahlten Flecken weggerichtet sind und nur ein Teil der Geschwindigkeiten auf den zu neutralisierenden Fleck gerichtet ist.

Betrachtet man die zwei Wirkungen getrennt voneinander, so wird an der Verstärkerausgangsklemme zuerst die Wellenform erhalten, die auf Grund der Hervorrufung einer positiven Ladung ausgelöst wird, und dann erst wird die Wellenform erhalten (wobei immer noch die Mitwirkung der Elektronenwolke vernachlässigt wird), die durch den Neutralisationsvorgang ausgelöst wird. Wenn das Bündel eingeschaltet wird, so hat der reine, den angestrahlten Fleck verlassende Strom eine Größe, die von dem Primärstrom Ip und dem Verhältnis -=|- = η abhängt. Der diesbezügliche Wert von η scheint kaum dem Abzug aller ausgestrahlten Sekundärelektronen zu entsprechen, da es wahrscheinlich ist, daß der angestrahlte Flecken in bezug auf die dritte Anode und die außerhalb des anderen Fleckens gelegenen, benachbarten Bereiche des Schirmes noch positiv ist: η muß jedoch offenbar größer 1 werden, da gegenüber dem vorherbestehenden Gleichgewichtszustand, der n—i entspricht, eine Neutralisation stattgefunden

hat. Der angestrahlte Flecken wird daher positiv, und die positive Ladung wird vergrößert. Wenn die positive Ladung größer wird, wird η sich seinem Gleichgewichtswert ι nähern, so daß also die Größe der Potentialänderung des angestrahlten Fleckens sogleich von ihrem ursprünglichen Wert auf Null abfällt. Der entsprechende Strom in dem zur Abgreifplatte gehörigen Widerstand steigt daher plötzlich etwa nach einer Exponentialfunktion mit der Strahlimpedanz auf seinen höchsten positiven Wert an und fällt dann auf Null. Die Wellenform dieses Teiles des Stromes ist in Fig. 4 c gezeigt.

Die Wellenform (Fig. 4-d) infolge der gleichzeitigen Neutralisation der benachbarten positiven Ladung ist von ähnlicher Form, hat jedoch entgegengesetztes Vorzeichen und eine kleinere Amplitude und eine längere Zeitskala. Der Flächeninhalt unter den Kurven c und d ist jedoch derselbe. Die ao sich ergebende Wellenform (immer noch ohne die Elektronen wolkenwirkung) ist die Summe von c und d und ist bei e in Fig. 4 gezeigt.

Wenn angenommen wird, daß die Fleckengröße den Durchmesser der positiven Ladungsfläche bestimmt und die Sekundäremissionsgeschwindigkeiten die Größe dieser Ladung sowie das Ausmaß bestimmen, bis zu welchem die benachbarte positive Ladung abgebaut wird, so kann die Änderung der Größe und des zeitlichen Verlaufs der Wellenform e als Funktion der Leuchtdichte und der Strahl-Brennpunktseinstellung wie folgt geschätzt werden:

Bei gegebenem Bündelstrom ergibt eine Brennpunktverstellung auf den doppelten Fleckendurchmesser (bei gleichzeitiger entsprechender Einstellung der Strahl-Ablenk-Rechteckwelle b auf einen Abstand von I¹A Durchmesser zwischen den Flekken) eine Oberflächenvergrößerung des Ladungsbereiches um das Vierfache; da die Bündeldichte jedoch um das Vierfache herabgesetzt wurde, wird der Bereich nunmehr mit vierfach kleinerer Geschwindigkeit positiv. Die Wellenform wird in diesem Fall daher von gleicher Amplitude sein, jedoch wird die Zeitskala viermal größer sein. Wenn der Bündelstrom bei konstanter Fleckengröße um das Doppelte verstärkt wird, werden die Abmessungen der Ladungsfläche unverändert bleiben, jedoch wird das Maß der Potentialänderung um den Faktor 2 vergrößert. Dies wird eine Wellenform ergeben, welche die doppelte Amplitude, jedoch die halbe Zeitskala aufweist. Aus diesen Betrachtungen folgt, daß die unter den positiven und negativen Hälften der Wellenform (welche gleich groß und entgegengesetzt polar sind) befindliehen Flächeninhalte proportional dem Flächeninhalt des Fleckens sind und daß dieselben unabhängig vom Bündelstrom sind, jedoch wird die Zeitskala bei gleichbleibender Fleckengröße umgekehrt proportional dem Bündelstrom sein. Dabei ist vorausgesetzt, daß der Verstärker unendlich rasch ansprechen kann; tatsächlich kann er dies nicht, und da die Wellenform e .in sich im Gleichgewicht ist, indem sie gleiche positive und negative Flächeninhalte hat, wird, wenn die Zeiskala der Wellenform in bezug auf die Verstärkeransprechzeit klein gemacht wird, indem der Bündelstrom genügend verstärkt wird, die Wellenform e das Bestreben haben, zu verschwinden. Dies trifft für die Wellenform b der Fig. 1 nicht zu, bei welcher der Flächeninhalt jedes Impulses stets in Beziehung zur Größe der negativen Wolke stehen muß, wobei es ohne Bedeutung ist, wie groß diese Wolke sein mag oder wie rasch sie einsetzt. Somit wird, wenn die Strahlhelligkeit erhöht wird, die Wellenform der Fig. 1 b sich in der Amplitude unbegrenzt vergrößern, die der Fig. 4ε jedoch wird sich nur so lange vergrößern, bis sie relativ zur Ansprechzeit des Verstärkers zu rasch ist, wonach sie abnehmen wird.

Die reine Wellenform, die sich bei dem in Fig. 3 und 4 veranschaulichten Versuch am Ausgang des Verstärkers ergibt, ist die Summe der Fig. 1 b und 4e und ist in Fig. 4f als typisches Beispiel dargestellt, obschon viele Veränderungen durch Einstellung der Helligkeit und Brennweite möglich sind; der reine Impuls im Augenblick des Aufleuchtens kann tatsächlich negativ gemacht werden, wenn die Helligkeit genügend erhöht wird, da die Elektronenwolkenwirkung (die einen negativen Impuls erzeugt) so gemacht werden kann, daß sie vorherrscht.

Bisher ist angenommen worden, daß die zwei angestrahlten Flecken sich in einem Abstand von etwa 1,25 Fleckendurchmesser voneinander befinden. Ein weiterer Versuch bleibt nun noch zu beschreiben, bei welchem der Abstand der Flecken, von Null ausgehend, stetig erhöht wurde, wobei der Bündelstrom und die Brennpunkteinstellung auf geeigneten konstanten Werten gehalten werden.

Wenn der Abstand Null ist, sind die Bedingungen natürlich die gleichen wie sie bestehen, wenn ein einzelner Flecken angestrahlt wird, wie dies vorstehend erläutert wurde, so daß der Signalimpuls bei Bündeleinschaltung negativ ist, und zwar infolge der vorstehend erwähnten Elektronenwolkenwirkung (Fig. 1 b). Wenn der Abstand sich vergrößert, nimmt dieser negative Impuls ab und wird Null bei einem Abstand von ungefähr 0,69 d zwischen den Fleckenmittelpunkten, wobei d der Durchmesser der Flecken ist. Er erscheint wieder scharf in einem Abstand von ungefähr 1,33 d und wenn die Entfernung noch weiter erhöht wird. Indessen nimmt der Sekundäremissionseffekt beim Einschalten des Strahlenbündels mit von Null ausgehend größer werdendem Abstand zu, da die an dem ersten Fleck hervorgerufene positive Ladung beginnt, teilweise neutralisiert zu werden, wenn der zweite Flecken angestrahlt wird, und ein Wiederaufbau der positiven Ladung findet statt, wenn der erste Flecken von neuem angestrahlt wird. Diese Erscheinung, welche Anlaß zu einem positiven Impuls im Verstärker gibt, nimmt stetig zu, wenn der Abstand erhöht wird, und erreicht das flache Maximum bei einem Abstand von ungefähr d zwischen den Fleckenmittelpunkten. Danach senkt sie sich rasch und wird Null bei

ungefähr 1,33 d. Diese zwei Effekte sind in Fig. 5 als getrennte Kurven gezeigt, welche nur den Bedingungen bei eingeschaltetem Strahlenbündel Rechnung tragen. Das Gesamtresultat als ein Signalimpuls im Verstärker wird daher ein negativer Impuls beim Abstand Null, ein Nullsignal bei ungefähr 0,35 d, ein maximaler positiver Impuls bei ungefähr d und ein negativer Impuls bei ungefähr i,33 d.

Der zeitliche Verlauf und die Form der in Fig. ι b und 4e gezeigten Impulse sind jedoch nicht ganz identisch, indem der negative Impuls der spitzere und zeitlich früher liegende der beiden Impulse ist. Wenn diese beiden Impulse also gleiche Amplitude haben und addiert werden, ist das Ergebnis nicht Null, sondern ein kleiner negativer Impuls, gefolgt von einem kleinen positiven Impuls. Aus diesem Grunde sind die Amplituden der positiven und der negativen Impulse, die auf Grund der beiden Effekte entstehen, separat betrachtet und in Fig. 5 separat gezeichnet. Der negative Impuls wird nur dann Null, wenn der positive Impuls in der Größe ganz erheblich ist.

Es wird aus den vorstehend erwähnten Versuchsergebnissen klar, daß, wenn das Bündel auf einen gewissen Flecken S des Schirmes einer Kathodenstrahlröhre eingeschaltet wird, im Ausgang des Verstärkers ein positiver oder ein negativer Impuls erscheinen kann, wobei das Vorzeichen des Impulses jeweils davon abhängt, ab innerhalb eines kritischen Abstandes von S (1,33 d in den Versuchen) ein anderer Flecken angestrahlt worden ist oder nicht, nachdem zuvor der Flecken S angestrahlt wurde. Daraus ergibt sich weiter, daß eine vom Flecken JT abgeleitete Nachricht wie folgt zur Regeneration benutzt werden kann:

Wenn ein positiver Impuls erhalten wird, so kann dieser dazu benutzt werden, eine Schaltung zu betätigen, die den Flecken um einen Abstand, z. B. d, verschiebt, die ihm gestattet, dort zu verweilen, und die dann das Bündel auslöscht. Wenn dann der Flecken 5 das nächste Mal- abgetastet wird, so wird er wieder eine positive Anzeige ergeben. Wenn S ein negatives Signal ergäbe, so würde die Schaltung keine Verschiebung ergeben, sondern den Flecken auslöschen, während er sich noch bei S befindet; die Rückkehr zum Fleckend würde dann, vorausgesetzt, daß inzwischen innerhalb des kritischen Abstandes von S keine weitere Anstrahlung stattgefunden hat, eine negative Anzeige ergeben. Wird angenommen, daß die Anordnung so getroffen ist, daß eine Rückkehr nach S stattfindet, und wird weiter angenommen, daß die Nachricht dort so regelmäßig regeneriert wird, daß ein merkliches Abfließen der Ladung nicht auftritt, so wird der Flecken S entweder seine positive oder seine negative Anzeige beibehalten.

Die Fläche des Kathodenstrahlröhrenschirmes kann viele solcher Fleckend enthalten; wird vorausgesetzt, daß dieselben wenigstens um den kritischen Abstand voneinander entfernt sind, so findet keine gegenseitige Beeinflussung statt. Jeder Flecken kann entweder ein positives oder ein negatives Signal hervorrufen. Indem die soeben beschriebene Regenerationsschaltung durch einen Eingangsimpuls, der zeitlich mit dem Einschaltzeitpunkt des Kathodenstrahlbündels zusammenfällt, in ihrer Wirkung »umgeworfen« wird, kann erzielt werden, daß die Flecken jeweils eines der beiden Signale auslösen, welches sodann nach Wunsch entweder positiv oder negativ sein kann. Da der zulässige Abstand zwischen den Flecken eine Funktion des Fleckendurchmessers ist, wird die Anzahl von Ziffern, welche in einer Rechenmaschine auf einer Fläche von gegebener Größe gespeichert werden kann, jeweils von der Genauigkeit der Strahl-Brennpunkteinstellung abhängen. Bei gewöhnlichen handelsüblichen Kathodenstrahlröhren hat sich gezeigt, daß auf dem quadratischen Schirm von 10 cm Kantenlänge, der bei 15-cm-Röhren verfügbar ist, an die tausend Ziffern gespeichert werden können, wenn das Strahlenbündel auf größten Fleckendurchmesser eingestellt ist. Wenn die Brennpunkteinstellung des Strahles genauer vorgenommen wird, können noch mehr Nachrichtenelemente gespeichert werden. Dies ist jedoch nur begrenzt möglich, da die Intensität des jeweils erzeugten Signals proportional! zur Fleckenoberfläche ist und daher im äußensten Fall eine kleinere Amplitude als die Störspannungen (Rauschspannungen) der Anlage haben kann. Unter den vorstehend angegebenen Bedingungen ist der Signalpegel viel höher als der Geräuschpegel. Es wurde jedoch festgestellt, daß auf den Schirmflächen von handelsüblichen Röhren Fehlstellen vorhanden sind, welche falsche Angaben ergeben. Die Häufigkeit solcher Fehlanzeigen ist bei VCR 97-Röhren ungefähr vier auf tausend Flecke. Die Ursache dieser Inhomogenität, d. h. dieser Fehlstellen auf dem Röhrenschirm, ist unbekannt; ihre nachteilige Wirkung kann jedoch dadurch gemildert werden, daß der Strahl nicht scharf auf den Brennpunkt eingestellt wird, so daß der somit vergrößerte Bildfleck eine größere Fläche bedeckt als der scharf eingestellte Ladungsfleck, wodurch die nachteilige Wirkung einer solchen eventuell vorhandenen Fehlstelle nahezu aufgehoben wird. Die Fehlstellen wirken bei einer solchen Brennpunktverstellung, bei welcher auf dem Schirm einer 30-cm-Röhre 1000 Ziffern gespeichert werden können, nicht mehr störend; wenn jedoch einmal die Störungsursache gefunden und beseitigt sein wird, dann können bis 10 000 Ziffern auf dem Schirm einer 30-cm-Röhre gespeichert werden.

Nachdem die experimentellen Grundlagen der Erfindung nunmehr beschrieben worden sind, wird der Fachmann das Wesen der Erfindung leicht erkennen; viele Arten von Speichereinrichtungen ergeben sich aus der Erfindung. Einige besondere Arten von Speichereinrichtungen, welche für Ziffern-Rechenmaschinen bestimmt sind, werden nunmehr an Hand von Beispielen beschrieben.

Im folgenden wird stets angenommen, daß die Speicherfläche die Schirmfläche einer Kathodenstrahlröhre ist; augenscheinlich ist ein Vorteil einer solchen Anordnung der, daß die Vorgänge

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mit dem Auge verfolgt werden können; es wird jedoch bemerkt, daß die Speicherung gegebenenfalls auf irgendeiner anderen geeigneten Oberfläche erfolgen kann, wie z. B. auf der Oberfläche eines Glimmerblattes, das so angeordnet ist, daß es durch das Strahlenbündel abgetastet werden kann. Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung wird ein Fernsehraster mit 32 Zeilen fortgesetzt auf den Röhrenschirm aufgetragen, wobei jede Zeile zeit-Hch 320 MikroSekunden einnimmt. Wenn das Strahlenbündel synchron mit der Abtastung alle 10 Mikrosekunden jeweils auf die Dauer von je ι Mdkrosekunde eingeschaltet wird, so erscheint jede Zeile in Form von 32 Punkten, wobei ein Flecken während der Dauer des Ausdeuchtens j eweils nur die Strecke eines Bruchteils seines Durchmessers durchläuft. Solange diese Bedingungen bestehen, wird die Anstrahlung der einzelnen Flekken ihrerseits Anlaß geben, daß in dem Abgreifplattenverstärker jeweils ein negatives Signal auftritt, da bei keinem Flecken ein benachbarter Bereich angestrahlt worden ist; die Bedingungen sind also so, wie sie zuerst in bezug auf Fig. 1 b beschrieben wurden. Wenn jedoch zu jeder ursprüngliehen, je 1 Mikrosekunde währenden Ausleuchtdauer jeweils eine weitere Ausleuchtdauer von je 4 Mikrosekunden hinzugefügt wird, so treten an Stelle der Flecken kurze Linien; nunmehr wird jeweils im Augenblick des nachfolgenden Ausleuchtens ein positiver,Impuls erhalten, da in der Nähe des angestrahlten Flecks, nachdem dieser selbst zuletzt angestrahlt wurde, eine Anstrahlung stattfand, wobei die Anstrahlung in der Nähe des angestrahlten Flecks darin bestand, daß während der vorhergehenden Abtastung die an dem Flecken beginnende Linie ausgezogen wurde. Eine solche Anordnung kann so ausgebildet sein, daß sie sich unbegrenzt an »Punkte« und »Striche« »erinnert«, vorausgesetzt, daß dafür gesorgt ist, daß, wenn ein negativer Impuls vom Verstärker erhalten wird, die zusätzliche, 4 Mikrosekunden währende Ausleuchtung unterdrückt wird, daß dieselbe jedoch stattfinden kann, wenn der Verstärkerausgang gleich Null oder positiv ist. Bei einer einfachen, abgeänderten An-Ordnung kann nur das Auftreten von positiven Impulsen bewirken, daß die zusätzliche, 4 Mikrosekunden währende Ausleuchtung stattfindet, während diese bei Nullimpulsen bzw. bei negativen Impulsen nicht stattfinden kann. In jedem Fall wird eine Rasterzeile wie in Fig. 6 aussehen; das Zweizifferprinzip, das sie darstellt, ist unten aufgezeichnet (die Annahme, daß »Punkt« und »Strich« jeweils ο und 1 darstellen, kann natürlich gewünschtenfalls umgekehrt werden).

Ein wichtiges Merkmal dieser Ausführungsform der Erfindung besteht nun darin, daß die Verstärkerausgangsspannung jeweils durch einen I Mikrosekunde währenden Impuls geschaltet wird, der jeweils synchron zur Grundzeitsteuerung und zum Aufleuchtzeitpunkt ist, was gestattet, die jeweils im Augenblick des Aufleuchtens abgegriffenen Impulse allein zur Beeinflussung des Aufleucht- oder Auslöschvorganges während der nachfolgenden 4 Mikrosekunden zu benutzen. Wenn das vollständige Raster einer solchen Anordnung jeweils alle ¹Z₅₀ Sekunde abgetastet wird, so daß die gesamte aufgespeicherte Nachricht je Sekunde fünfzigmal regeneriert wird, wird keine Ausbreitung der Ladungen infolge Abfließens beobachtet. Die synchrone Zuschaltung des Verstärkers jeweils im Augenblick des Aufleuchtens gewährleistet, daß zwischen den einzelnen aufeinanderfolgenden Abtastungen ein Abfließen nicht stattfinden kann.

Eine solche Anordnung ist in schematischer Blockform in Fig. 7 dargestellt. Die in dieser Figur gezeigte Anordnung weist eine Kathodenstrahlröhre ι auf, auf deren Schirm das Ladungsdiagramm, das einen Nachrichtenspeicher nach dem Zweiziffer-Prinzip bildet, erzeugt wird. Die Röhre weist eine Kathode 2, ein Steuergitter 3, erste und zweite Anoden 4 und 5, eine dritte Anode 6, welche durch einen leitenden Übergang auf der Innenwand der Röhre gebildet wird, und eine Signalabgreifplatte 7 auf der Außenwand der Röhre in der Nähe des Schirmes auf. Zwei Paare von jeweils zusammengehörigen Ablenkplatte 8, 9 sind vorgesehen, um das Strahlenbündel in zwei Koordinatenrichtungen abzulenken. Die zweite und dritte Anode werden auf Erdpotential gehalten, während die übrigen Elektroden entsprechende negative Potentiale haben, um zu bewirken, daß die Röhre mit einer solchen Strahfelektronengeschwindigkeit arbeitet, daß das Verhältnis von aus dem Schirm austretenden Sekundärelektronen zu ankommenden ^: Primärelektronen größer als Eins ist.

Ein Generator ro für Rechteckwellenimpulse erzeugt regelmäßige Empfangsimpulse, welche benutzt werden, um die Tätigkeit von allen zueinander in Beziehung stehenden Teilen der Anordnung zu synchronisieren. Diese Impulse werden einem Teilerkreis 11 zugeführt, welcher sie mit einem entsprechenden Faktor unterteilt, um Synchronisierimpulse für zwei Grund-Zeitsteuer-Kreise 12, 13 vorzusehen, welche den Platten 8 bzw. 9 entsprechende Ablenkspannungen zuführen, um ein Raster von zweiunddreißig horizontalen Zeilen hervorzurufen. Das Auslöschen des Strahls zwischen den einzelnen Zeilen wird durch Einrichtungen erzielt, welche in der Zeichnung der Klarheit wegen weggelassen sind. Die einzelnen Zeilen werden vermittels einer Auslösch-Wellenform, die an das Steuergitt'er 3 angelegt ist, in 32 Elemente unterteilt, wobei diese "Elemente je nach der Art der aufzuspeichernden Nachricht beleuchtete Punkte oder Striche sind. Diese letztere Auslösch-Wellenform wird von einem Schaltkreis 14 auf die folgende Weise abgeleitet. Impulse mit den einzelnen Elementen entsprechenden, passenden Wiederkehrzeiten und von jeweils kurzer bzw. langer Dauer, entsprechend Punkten und Strichen, werden in Kreisen bzw. 16 erzeugt, welche beide durch Impulse vom Impulsgenerator 10 gesteuert werden. Der Schaltkreis 14 wird seinerseits durch Signale gesteuert, welche vom Ausgang des Verstärkers 17 ausgewählt sind, der mit der Signalabgreifplatte 7 der Röhre 1 über einen Schaltkreis 18 verbunden

ist und dazu dient, je nach der vom Schaltkreis 18 empfangenen Nachricht entweder die Punktwellenform oder die Strichwellenform vom Kreis 15 bzw. 16 auszuwählen. Der Schaltkreis 18 wird durch einen Strobo-Schaltkreis (Synchronisierkreis) 19 gesteuert, welcher mit -der Punkt-Wellenform gespeist wird und gewährleistet, daß der Schaltkreis 18 ein Signal vom Verstärker zum Schaltkreis 14 nur jeweils im Augenblick des Aufleuchtens des Kathodenstrahlbündels hindurchläßt.

Es ist nun ersichtlich, daß, da der Schirm der Kathodenstrahlröhre ι bei jedem Aufleuchten angestrahlt wird, jeweils in Abhängigkeit davon, ob an dieser Stelle vorher ein Punkt oder ein Strich auf dem Röhrenschirm aufgezeichnet wurde, im Verstärker 17 ein Signal mit entsprechendem Vorzeichen erzeugt wird. Wenn ein Punkt aufgezeichnet war, wird der Schalter 14 die Punkt-Wellenform vom Kreis 15 auswählen, und die Ausleuchtung wird am Ende der Punktperiode beendigt sein; wenn jedoch ein Strich aufgezeichnet war, wird der Schalter 14 die Strich-Wellenform vom Kreis 16 auswählen, und das Kathodenstrahlbündel wird für eine längere Zeit eingeschaltet bleiben, so daß an der betreffenden Stelle auf dem Kathodenstrahlröhrenschirm wieder ein Strich aufgezeichnet wird.

Wenn eine neue Nachricht in den Speicher eingeschrieben werden soll, wird dies durch Einführung eines entsprechenden Signals an einer Eingangsklemme 20 bewirkt, die mit dem Schaltkreis 14 so geschaltet ist, daß das vom Schaltkreis 18 herrührende Signal überdeckt wird. Es ist ferner zu beachten, daß die vom Schalter 14 an das Steuergitter 3 der Kathodenstrahlröhre geführten Signale die vom Speicher abgelesene Nachricht darstellen und daß diese infolgedessen als Ausgangssignale für die Zuführung zu einem weiteren Teil der Anlage benutzt werden können, in welchem die Nachrieht ausgewertet werden soll. Der Schaltkreis 14 ist daher auch an eine Ausgangsklemme 21 angeschlossen.

Es müssen nun noch gewisse Einzelheiten betrachtet werden, die im Zusammenhang mit der zu verwendenden Abtastanordnung in Erscheinung treten. Die X-Abtastung kann z. B. in einer gleichförmigen, zeitenweisen Bestreichung mit raschem Rücksprung bestehen; in gewissen Fällen kann es jedoch vorteilhaft sein, eine Z-Abtast-Wellenform zu verwenden, welche an jeder einem Element entsprechenden Stelle eine kurze Haltedauer ergibt, so daß eine Punktdarstelkmg nicht in eine kurze Linie ausgezogen wird; es kann dadurch eine Raumersparnis erzielt werden. Die X-Abtastung sollte außerdem eine solche Schreibgeschwindigkeit ergeben, daß einerseits ein Strich lang genug wird, um den ihn von einem Punkt unterscheidenden positiven Signalausgang sicherzustellen, und daß andererseits der Abstand zwischen den einzelnen Elementen die Anwesenheit von Strichen zuläßt, ohne daß der zwischen den einzelnen Elementen verbleibende Abstand kleiner wird als der vorstehend erwähnte kritische Abstand von der Größenordnung von 1,33 Fleckendurchmessern, so daß benachbarte Elemente einander nicht störend beeinflussen. 6g

Die Anordnung kann auf viele Arten abgeändert werden. Sie kann durch Verwendung einer nichtlinearen Grund-Zeitsteuerung für den Lichtfleck so ausgebildet sein, daß der Strahl während des ι Mikrosekunde währenden Aufleuchtens stehenbleibt, so daß tatsächlich ein ganzer Lichtfleck und nicht eine sehr kurze Linie dem Strich gegenübergestellt wird. Durch rasche Strahlbewegung zwischen dem Ende eines Striches und der Lage des nächsten Punktes oder Striches kann erheblich Zeit gespart werden. Auch kann die Punkt- und Strichanordnung durch eine Einpunkt- und Doppelpunktanordnung ersetzt werden, indem eine geeignete Grund-Zeitsteuerwellenform benutzt wird.

Es können leicht Anordnungen getroffen werden, um die Abtastung zu irgendeinem Zeitpunkt zu unterbrechen und die Nachricht einer Zeile abzulesen oder eine Nachricht auf diese Zeile zu schreiben.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Anordnung, bei welcher eine ähnliche Rasterabtastung benutzt wird, sind drei Zustände für die Zifferkennzeichnung vorgesehen:

a) eine Punkteintragung, entsprechend einem negativen Impuls,

b) eine Eintragung einer kurzen Linie, entsprechend einem Nullimpuls,

c) eine Stricheintragung, entsprechend einem positiven Impuls.

In diesem Fall ist der normale Zustand der An-Ordnung der, in welchem jeweils aufeinanderfolgende Ausleuchtungen die Erzeugung von »kurzen Linien« bewirken, wobei jedoch jeweils bei Empfang eines negativen Impulses vom Verstärker die betreffende kurze Linie auf einen Punkt verkürzt und bei Empfang eines positiven Impulses zu einem Strich ausgedehnt wird. Die drei Zustände können beispielsweise daziu dienen, in Zweiziffer- oder Dreizifferrechensystemen die Ziffern o, 1 und 2 oder vorzugsweise die Ziffern — ι, ο und 1 darzustellen.

Die zuletzt beschriebene Anordnung beruht auf der Tatsache, daß, wenn zwei benachbarte Bereiche angestrahlt werden, welche nur in kurzem Abstand voneinander entfernt sind, z.B. 0,35 d (s. Fig. 5), der während der einzelnen aufeinanderfolgenden Ausleuchtungen erhaltene Verstärkerausgang jeweils einen Teil enthält, in welchem je auf einen kleinen negativen Impuls ein kleiner positiver Impuls folgt; praktisch ist dies im Vergleich zu den auf Grund von Punkten und Strichen erhaltenen Impulsen annähernd ein Nullausgang, der weggelassen werden kann. Bei einer solchen Anordnung ergeben Punkte einen negativen Ausgang und Striche (welche die Anstrahlung von weiter voneinander entfernten Bereichen darstellen) einen positiven Ausgang. Es ist klar, daß, wenn angestrebt wird, die dem Nullausgang entsprechende Linie zu verkürzen oder zu verlängern, der Ausgang negativ bzw. positiv wird; demgemäß wird vorgeschlagen, einen Teil des Rasters für das Aufzeichnen einer

Folge kurzer Linien vorzubehalten, welche, wenn sie anschließend wieder abgetastet werden, ein Signal ergeben, das dazu verwendet werden kann, jeweils selbsttätig die Länge der kurzen Linien so zu steuern, daß diese stets Anlaß zu einem Nullausgang geben. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann als Bereich, dessen Ladungszustand für die jeweils gespeicherte Nachricht kennzeichnend ist, der Ringbereich angesehen werden, ίο der angestrahlt wird, wenn das Strahlenbündel nicht scharf auf Brennpunkt eingestellt ist, und der nicht angestrahlt wird, wenn das Strahlenbündel scharf auf Brennpunkt eingestellt ist. Der Umstand, daß bei diesem Ausführungsbeispiel der Innenbereich sowohl bei unscharf als auch bei scharf auf Brennpunkt eingestelltem Strahlenbündel angestrahlt wird, hat keinen Einfluß auf den Ladungszustand des Ringbereiches.

Die bisher beschriebenen Abtastvorrichtungeii eignen sich am besten für Rechenmaschinen, bei welchen die Ziffern einer gegebenen Zahl in zeitlicher Folge angeordnet sind, wobei jeweils auf jeder Zeile eine ganze Zahl gespeichert wird. Diese Systeme werden Reihe- oder Folgesysteme genannt. Einzelne Rechenmaschinenkonstruktionen beruhen auf dem Parällel-Betriebsverfahren, bei welchem alle Ziffern einer gegebenen Zahl gleichzeitig auf verschiedenen Leitungen verfügbar sind. Wenn auf der Grundlage von 32 Ziffern pro Zahl gearbeitet wird, können 32 Röhren der vorstehend beschriebenen Art benutzt werden, wobei jeweils eine Ziffer jeder Zahl je eine bestimmte Stelle jeder Röhre einnimmt. Bei dieser Anordnung steht, wenn die Abtastung rasterartig erfolgt, die an der 32. Stelle irgendeiner Zeile befindliche Ziffer nur alle 320 Mikrosekunden je einmal zur Verfügung. Diese Zeitspanne kann herabgesetzt werden, indem die Abtastung in acht kurzzeilige Spalten aufgeteilt wird, deren jede 4 Ziffern enthält, wobei Anordnungen getroffen werden müssen, daß eine beliebige Ziffer einer beliebigen Zeile zu einem beliebigen Zeitpunkt abgelesen werden kann. Dies würde die zur Verfügbarmachung einer Ziffer erforderliche Zeit auf 40 Mikrosekunden herabsetzen. Die zeitliche Abtastung in der vorher beschriebenen Rasterform kann aber auch ganz wegfallen. An Stelle dessen kann ein Ablenksignalgenerator vorgesehen sein, mit dessen Hilfe auf Grund entsprechender X- und F-Ablenkspannungen beliebige einzelne Flecken diskontinuierlich abgetastet werden können. Mit anderen Worten kann also an Stelle der zuerst beschriebenen Abtastung in Rasterform diese auch in der Weise erfolgen, daß der Strahl zuerst auf einen bestimmten Punkt und dann auf einen beliebigen anderen Punkt desselben Röhrenschirmes gerichtet wird.

Wieder eine andere Anordnung würde indessen nötig sein, um den Punkt in eine kurze Linie auszuziehen, wenn im Augenblick des Einschalten positive Impulse erhalten werden. Wenn der Ablenkgenerator rasch auf einen beliebigen gewünschten Punkt geschaltet werden könnte, dann könnte jede beliebige Ziffer an jedem beliebigen Zeitpunkt wiederhergestellt werden; die passende Ablenkspannung könnte wahrscheinlich mit der erforderliehen Genauigkeit in etwa 20 Mikrosekunden erzeugt werden.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Anordnung, welche sich besonders für das zuletzt beschriebene Schrittsystem eignet, wird das Strahlenbündel an einer bestimmten Stelle mit verstelltem Brennpunkt eingeschaltet; wenn sich ein positiver Impuls ergibt, wird das Strahlenbündel vor der Weiterführung zur nächsten Stelle scharf auf den Brennpunkt eingestellt. Die scharfe Brennpunkteinstellung hat den Abbau des in der dem Rand des Fleckens bei unscharfer Brennpunkteinstellung entsprechenden ringförmigen Fleckenfläche entstandenen positiven Potentials zur Folge, während in dem dem Flecken bei scharfer Brennpunkteinstellung entsprechenden inneren Teil der Fleckeniläche das positive Potential in voller Höhe erhalten bleibt. Wenn der nicht auf Brennpunkt eingestellte Strahl an dieser Stelle wieder eingeschaltet wird, ergibt sich ein positiver Impuls, da die positive Ladung in voller Höhe wieder bis auf den vollen Durchmesser des Fleckens erzeugt werden muß. Wenn von einem gegebenen Flecken ein negativer Impuls erhalten wird, wird das Strahlenbündel bis zum Augenblick des Ausschaltens auf verstelltem Brennpunkt gelassen, so daß beim nächsten Abtasten an diesem Punkt ein negativer Impuls erhalten wird.

Die in Fig. 7 dargestellte Schaltung kann in geeigneter Weise in eine Zifferrechenmaschine mit einbezogen werden, wobei die Klemme 20 die Aufnahme der Nachricht aus dem Rechengerät in die dargestellte Schaltung vermittelt und die gespeicherte Nachricht nach Bedarf von dem Rechengerät über Klemme 21 abgegriffen werden kann.

Es wird betont, daß die vorstehend im einzelnen angegebenen Speicheranordnungen nur beispielsweise gegeben wurden und daß die Erfindung in ihrem Umfang nicht nur auf diese Speicheranordnungen begrenzt ist. Es ist klar, daß die jeweilige Art, auf welche die Erfindung in einem jeweiligen Einzelfall angewendet wird, von der Art der zu speichernden Nachricht, der gewünschten Reihenfolge des Ablesens, der erforderlichen Ablesegeschwindigkeit und von anderen Bedingungen abhängen wird. Es versteht sich fernerhin, daß die Erfindung nicht nur auf die Speicherung von Signalen in Verbindung mit Zifferrechenmaschinen und ähnlichen Maschinen begrenzt ist.

Claims (1)

115 Patentansprüche:

i. Verfahren zum Aufzeichnen von Angaben, insbesondere von Zifferwerten, in Form eines Ladungsbildes auf einer nichtleitenden Fläche, wobei verschiedene Zifferwerte durch verschiedene Zustände der elektrostatischen Ladung innerhalb von bestimmten Bereichen dieser Fläche dargestellt werden, wobei ferner auf diese einzelnen Bereiche jeweils ein Kathoden-Strahlbündel gerichtet wird, um auf den betref-

fenden Bereichen Sekundärelektronen auszulösen, deren Zahl größer ist als die Zahl der von dem Strahlenbündel herrührenden, auf diesen Bereichen eintreffenden Primärelektronen, wodurch diese Bereiche positiv aufgeladen werden, und wobei anschließend das Strahlenbündel nochmals auf diese Bereiche gerichtet wird, um in einer mit der nichtleitenden Fläche kapazitiv gekoppelten Abgreifplatte Spannungen zu erzeugen, die den Ladungszustand der betreffenden Bereiche versinnbildlichen, dadurch gekennzeichnet, daß einer der verschiedenen elektrostatischen Ladungszustände eines solchen Bereiches in der durch die Bombardierung dieses Bereiches mit Elektronen mittels des Strahlenbündels erzeugten positiven Ladung besteht und daß der andere dieser Ladungszustände jeweils von Fall zu Fall auf diesem Bereich dadurch erzeugt wird, daß das Strahlenbündel von einem Teil der nichtleitenden Fläche Sekundärelektronen zu dem betreffenden Bereich hin auslöst, um die positive Ladung dieses Bereiches zu vermindern.

2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Regenerierung der Ladungen auf den einzelnen Bereichen, die von der Abgreifplatte (7) abgegriffene Spannung entweder zur Verhinderung der genannten weiteren, später erfolgenden Emission von Sekundärelektronen hinsichtlich der Bereiche benutzt wird, wenn der jeweils zu regenerierende Bereich den erstgenannten Ladungszustand einnimmt, oder daß die weitere, später erfolgende Emission von Sekundärelektronen auf diesem Bereich ausgelöst bzw. gestattet wird, wenn dieser Bereich den zweitgenannten Ladungszustand innehat.

3. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Kathodenstrahlröhre mit Ablenksystemen zur periodischen Auslenkung des Strahles auf einen bestimmten Bereich der nichtleitenden Schirmfläche der Röhre, mit einer Abgreifplatte, die mit der genannten Fläche kapazitiv gekoppelt ist und in der jeweils Spannungen ausgelöst werden, die den jeweiligen Ladungsänderungen auf der nichtleitenden Schirmfläche entsprechen, und mit einem Modulationskreis zur jeweiligen Steuerung des Strahls in Übereinstimmung mit einem Zeicheneingang zwischen zwei Zuständen, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl in einem dieser Zustände nur auf ein Gebiet (A) des genannten Bereiches auftrifft, um einen bestimmten Ladungszustand dieses Bereiches hervorzurufen, der für das eine Nachrichtenelement' kennzeichnend ist, und in deren anderem derselbe zuerst auf das Gebiet (A) selbst und danach auf einen Teil (B) des genannten Bereiches auf trifft, von welchem Sekundärelektronen auf das Gebiet (A bzw. A-B, falls B einen Teil von A bildet) übergehen können, um die positive Ladung dieses Gebietes (A bzw. A-B) zu vermindern.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltung (17, 18, 14) zur Zuführung der Spannungen, die auf der Abgreifplatte (7) erzeugt werden und die zur Steuerung des Strahles dienen, vorgesehen ist, wodurch die Ladung auf dem Bereich bei jeder darauffolgenden Bestrahlung des Bereiches regeneriert wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Modulationsgliedes (3, 14, 15, 16) in einer Steuerelektrode (3) der Kathodenstrahlröhre (1) besteht, durch welche die Strahlintensität verändert wird, und daß die Regenerationsspannungen, die von der Abgreifplatte (7) abgegriffen werden, dieser Steuerelektrode (3) zugeführt werden, um die Ladung auf dem genannten Bereich zu regenerieren.

6. Einrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlablenksysteme (8, 9) dazu dienen, den Strahl der Reihe nach und wiederholt auf eine Mehrzahl genannter Bereiche, die über die genannte Fläche (1) verteilt sind, zu richten, und daß ferner das Modulationsglied (3, 14, 15, 16) dazu dient, jeweils einen bestimmten der genannten Strahlzustände zu wählen, die jeweils an dem Zeitpunkt, an welchem der Strahl auf den betreffenden Bereich auf trifft, dem jeweiligen Augenblickswert des Eingangszeichens (von 20) und/oder der jeweiligen Regenerationsspannung (von 17, 18) entsprechen.

7. Einrichtung nach Anspruch 3 bis 6, bei welcher die Strahlablenksysteme (8, 9) bewirken, daß der Strahl fortschreitend die genannte Fläche (1) abtastet, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangszeichen (von 20) und/oder die Regenerationsspannung (von 17, 18) dazu benutzt wird, die Ausdehnung der einzelnen von dem Strahl angestrahlten Gebiete (A) auf den bzw. neben den einzelnen Bereichen zu verändern, vorzugsweise abwechselnd zwischen einem Zustand, in welchem diese Gebiete (A) allein, und einem anderen Zustand, in welchem diese Gebiete (A) und eine Erweiterung (B) derselben angestrahlt werden.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangszeichen (von 20) und/oder die Regenerationsspannung (von 17,

18) dazu benutzt wird, die jeweilige Zeitdauer, während welcher der Strahl die Fläche abtasten kann, zu steuern und dadurch die Ausdehnung der von dem Strahl getroffenen Gebiete (A) an und neben den einzelnen Bereichen zu verändern.

9. Einrichtung nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl zuerst auf den genannten Bereich (A) gerichtet und danach abgeschaltet wird und daß das Eingangszeichen (von 20) und/oder die Regenerationsspannung (von 17, 18) von der Abgreifplatte (7), wenn von dem einen Wert, dazu dient, den Strahl schärfer zu richten (auf seinen Brennpunkt einzustellen), bevor derselbe abgeschaltet

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wird, um denselben auf einen Teil (B) des Schirmes innerhalb des genannten Bereiches (A) zu konzentrieren, und, wenn von dem anderen Wert, es bewirkt ader gestattet, den Strahl auszuschalten, bevor eine solche Scharfeinstellung des Brennpunktes stattfindet.

io. Einrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die Strahlablenksysteme (8, 9) dazu dienen, den Strahl so abzulenken, daß derselbe ein Raster auf der nichtleitenden Fläche tastet, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des Strahles normalerweise zwischen einem hohen und einem niedrigen oder Nullwert moduliert wird, wodurch nur in bestimmten Abständen befindliche Bereiche (A) der Oberfläche bevorzugt von dem Strahl getroffen werden und eine positive Ladung bekommen, und ferner dadurch gekennzeichnet, daß gegebenenfalls das von der Abgreifplatte (7) herrührende Eingangszeichen und die demzufolge einen bestimmten Wert, entsprechend dem erstgenannten Zustand, aufweisende Regenerationsspannung (von 17, 18) zugeführt werden, um die normale Strahlintensitätssteuerung (14, 3) umzumodulieren, so daß der Strahl gegebenenfalls außerdem einen Teil (B) der Fläche in der Nähe jeden Bereiches (A) trifft und dadurch die positive Ladung auf dem jeweiligen Bereich (A bzw. A-B) durch Sekundäremission vermindert wird.
11. Einrichtung nach Anspruch 3, in welcher die Strahlablenksysteme (8, 9) dazu dienen, den Strahl ein Raster auf der nichtleitenden Fläche tasten zu lassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlintensität normalerweise zwischen einem hohen und einem niedrigen Wert oder Nullwert so moduliert wird, daß bei hoher Intensität zuerst einer der genannten Bereiche (A) getroffen wird, wodurch dieser Bereich eine positive Ladung bekommt, und daß danach ein Teil (B) der Fläche in der Nähe des genannten Bereiches (A) getroffen wird, wodurch die positive Ladung auf dem Bereich (A bzw. A-B) durch Sekundäremission verringert wird, und daß ferner gegebenenfalls das von der Abgreifelektrode (7) herrührende Eingangszeichen und die einen bestimmten Wert, entsprechend dem zweitgenannten Zustand, aufweisende Regenerationsspannung (von 17, 18) zugeführt werden, um die normale Strahlintensitätssteuerung (14, 3) so umzumodulieren, daß die Strahlintensität vermindert wird, bevor der Strahl den genannten Teil (B) der Fläche erreicht, so daß infolgedessen gegebenenfalls eine Verminderung der positiven Ladung verhindert wird.

12. Einrichtung nach Anspruch 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (nicht bezeichnet) vorgesehen ist, die zur Auswahl der zur Steuerung des Kathodenstrahles jeweils benutzten, von der Abgreifplatte abgenommenen Augenblicksspannungen an jeweils durch sogenannte Stroboimpulse festgelegten Zeitpunkten dient.

13. Verwendung der Einrichtung nach Anspruch 3 bis 12 als Speichervorrichtung für Rechenmaschinen.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 745991;

Electronics, 20, S. 80 bis 83, 1947, Nr. 9 (September) ;

M. LT. Servomechanismus Laboratory Record Nr. 6345-R-iio (13. Januar 1947);

E. Brüche und A. Recknagel, »Elektronengeräte«, Springer Verlag, Berlin 1941 (S. 52, 53 und 270 bis 276);

ViIbig, »Lehrbuch der Hochfrequenztechnik«, Akadem. Verl.-Ges. Becker & Erler K. G., Leipzig, (S. 501 bis 512).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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