PL32482B1 - Sposób rozkladania obrazów za pomoca promieni katodowych i urzadzenie do rozkladania obrazów w ten sposób - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 1ó listopada 103S (Niemcy; Znane sa przyrzady do rozkladania obrazów za pomoca promieni katodowych, w których przedmiot rzutuje sie na swia¬ tloczuly ekran zbiorczy albo tez na pól- przepuszczalnej fotokatodzie wytwarza sie obraz optyczny, a emisje fotoelektronowa o rozkladzie jasnosci obrazu odtwarza sie w sposób elektronowo-optyczny na ekra¬ nie. Rozkladanie odbywa sie za pomoca wiazki promieni katodowych, za pomoca której elementy siatki obrazowej, odizolo¬ wane od siebie i od elektrody wyjsciowej, sprowadza sie do potencjalu równowagi.Taki rozkladacz obrazów ma te zalete, iz magazynuje czesciowo w czasie jednego okresu obrazowego ladunek wywolany przez swiatlo albo tez elektrony padajace w danych miejscach ekranu obrazowego.Sprawnosc jego jest jednakowoz jeszcze stosunkowo mala, poniewaz mozna w nim wykorzystac do wytworzenia obrazu la¬ dunkowego tylko okolo 5—10% emisji elektronów wytworzonej na mozaice przez swiatlo albo fotoelektronów rzuconych elektronowo-optycznie.Przyczyna tak malej sprawnosci jest glównie sposób pracy nadajnika obrazów.Ladunek przestrzenny, wytwarzajacy sie miedzy mozaika i elektroda ssawcza, przy bombardowaniu elektronami wiazki roz¬ kladajacej, z jednej strony konieczny ze wzgledu na proces rozkladania, a wiec funkcjonowania akumulujacej lampy kato¬ dowej, z drugiej strony wplywa na wytwa-rzanie obrazu ladunkowego i jest wlasnie przyczyna malej sprawnosci rozkladania, poniewaz prad wsteczny w czasie czesci okresu obrazowego calkowicie kompensuje emisje fotoelektronów lub tez wtórna emi¬ sje elektronów. Sprawa ta zostala nizej wyjasniona szczególowiej.Wszystkie potencjaly, jakie uzyskuja w koncu elementy mozaiki zarówno pod¬ czas, jako tez po rozkladaniu, sa potencja¬ lami równowagi, przy których z ladunku przestrzennego, znajdujacego sie przed mozaika, wraca tyle elektronów na kazdy element (prad wsteczny), ile z tego ele¬ mentu ubywa (prad normalny), to znaczy, ze prad wsteczny równa sie pradowi nor¬ malnemu.Obraz ladunków dodatnich albo w szczególnosci róznica potencjalów V\'—V\ elementu naswietlanego i nienaswietlonego jest, jak wiadomo, wynikiem skompliko¬ wanej wymiany miedzy ladunkiem prze¬ strzennym i emisja elektronów z mozaiki.Po naladowaniu kondensatorów elementar¬ nych do potencjalu równowagi okolo ^3 V w stosunku do elektrody ssawczej (anody), uwarunkowanego ladunkiem przestrzen¬ nym, plynie do nich z powrotem strumien elektronów z ladunku przestrzennego i roz¬ ladowuje elementy, w zaleznosci od na¬ swietlenia, na inne potencjaly równowagi, które zaleza od ladunku przestrzennego.Nieoswietlony element, nie wysylajacy ele¬ ktronów, po rozlozeniu, przyjmuje wresz¬ cie polencjal Vu przy którym nie pobiera juz elektronów z ladunku przestrzennego, podczas gdy elementy naswietlone, wysy¬ lajace strumien fotoelektronów proporcjo¬ nalny do naswietlenia, wyladowuja sie kazdorazowo tylko do potencjalów W, bardziej dodatnich od Vu przy których prad wsteczny ladunku przestrzennego jest równy pradowi normalnemu. Poniewaz wartosci równowagi otrzymuje sie juz po uplywie ulamka okresu obrazowego, to w czasie pozostalej czesci okresu fotoemi- sja nie wplywa na róznice potencjalów V/—V,, a podtrzymuje tylko ja na nie¬ zmiennej wartosci, poniewaz elementy otrzymuja taka sama liczbe elektronów z ladunku przestrzennego, jaka oddaja.W ten sposób powstaje na ekranie dodatni obraz ladunku, odpowiadajacy jasnosci obrazu, jednak tylko przy czesciowym wy¬ korzystaniu fotoemisji, jak wykazuje do¬ swiadczenie — tylko 5—W/c. Przyczyna tego sa prócz .wymienionego wyzej glów¬ nego powodu nadzwyczaj niekorzystne wa¬ runki odsysania fotoelektronów, poniewaz potencjal mozaiki bardzo malo rózni sie od potencjalu elektrody ssawczej, a ladu¬ nek przestrzenny stanowi stale dla mo¬ zaiki przeslone elektrostatyczna W tych warunkach nie ma bezposredniej drogi fo¬ toelektronów na anode, lecz poprzez ladu¬ nek przestrzenny, wobec czego do wytwa¬ rzania obrazu ladunkowego wykorzystany zostaje tylko wymieniony ulamek liczby fo¬ toelektronów.Zasadnicze polepszenie osiaga sie przez nadanie warstwie mozaikowej odpowied¬ niego ujemnego napiecia poczatkowego, przez co stwarza sie lepsze warunki odsy¬ sania fotoelektronów i elektronów wtór¬ nych. Ujemne napiecie poczatkowe nalezy naturalnie dobrac odpowiednio, aby zacho¬ wac potrzebny dla rozkladania ladunek przestrzenny, to znaczy ujemne napiecie poczatkowe musi byc nizsze od napiecia nasycenia emisji wtórnej, spowodowanej przez wiazke rozkladajaca.W celu nadania fotoelementom mozaiki ujemnego napiecia poczatkowego wzgledem elektrody ssacej, nalezy doprowadzac do n'ch dowolnym sposobem ujemny ladunek.Najprostsze rozwiazanie polega na dostar¬ czeniu elektronów z elektrody wyjsciowej przez utrzymywanie potencjalu tej elek¬ trody w stosunku do anody na wartosci ujemnej i zastapienie izolacji mikowej ekranu obrazowego ikonoskcpu przez od¬ powiedni pólprzewodnik. W takich od- — 2 -biernikach z pólprzewodzacym dielektry¬ kiem na warstwie izolacyjnej powstaje la¬ dunek fotoelek-tryczny o stalej czasu, sta¬ nowiacej okolo pieciokrotny okres obrazo¬ wy. Poniewaz na warstwie tej wytwarzane sa wszystkie sygnaly, nalezy sie liczyc z tym, ze potencjal odpowiadajacy jedne¬ mu sygnalowi nie zostanie osiagniety mo¬ mentalnie, lecz dopiero po kilku okresach rozkladanie obrazu. Wskutek tego mozliwe sa skazenia obrazu, gdy transmituje sie obraz szybko zmieniajacy sie. Na tym po¬ lega tez znane zjawisko, iz przedmiot po¬ ruszajacy sie ma slabsze kontrasty niz przedmiot w stanie spoczynku oraz ze po¬ wstaja obrazy wtórne, widoczne pózniej, gdy przedmiot spoczywajacy szybko usu¬ nie sie z pola widzenia. Przez dobór wa¬ runków pracy mozna te szkodliwe zjawi¬ ska prawie zupelnie usunac. Pomimo to, iz odbiornik z pólprzewodnikiem posiada ma¬ la czulosc, to jednak w rezultacie jest je¬ szcze czulszy od ikonoskopu Zworykina.Dzieki niniejszemu wynalazkowi moz¬ na nie tylko lepiej wykorzystac fotoemisje, niz w ikonoskopie, lecz .takze lepiej niz w odbiorniku obrazów z pólprzewodni¬ kiem, a ponadto usuwa sie przez pominie¬ cie pólprzewodnika, równiez zaklócenia, zwiazane z tym pólprzewodnikiem Wedlug wynalazku ladunek przestrzenny utrzymu¬ je sie tylko tak dlugo, jak dlugo jest on potrzebny dla rozkladania oraz unika sie szkodliwego wplywu tego ladunku na obraz ladunków przez dobór odpowiedniego ujemnego napiecia poczatkowego foI;omo- zaiki.Do tego celu sluzy przyrzad rozklada¬ jacy obrazy za pomoca promieni katodo¬ wych, w którym dwie wiazki promieni ka¬ todowych, padajace na ekran akumulacyj¬ ny z przeciwnych stron ekranu, porusza sie synchronicznie tak, iz jedna wiazka roz¬ klada elementy mozaiki, podczas gdy dru¬ ga wiazka nadaje tym elementom ujemne napiecie poczatkowe.Proces rozkladania w tak zwanych iko- noskopach oraz duza czulosc na swiatlo elementów mozaiki wymagaja, by wspól¬ czynnik emisji wtórnej S byl wiekszy od 1 [Sl)i z drugiej zas strony, by druga wiazka promieni katodowych mogla lado¬ wac ekran ujemnie, trzeba zeby wspól¬ czynnik emisji wtórnej S byl mniejszy od 1 (S si posiadac równoczesnie obie wyzej wy¬ mienione wlasciwosci. Osiaga sie to we¬ dlug wynalazku za pomoca ekranu obrazo¬ wego o elementach mozaikowych, przecho¬ dzacych na wskros przez ekran, lecz tylko po tej stronie czulych fotoelektrycznie, a mianowicie po tej na która obraz rzutuje sie i po której rozklada sie. Dla tej strony ekranu wspólczynnik emisji wtórnej przy odpowiedniej szybkosci elektronów wiazki jest wiekszy od jednosci. Po drugiej stro¬ nie zaopatrzone sa elementy mozaikowe w substancje o wspólczynniku emisji wtór¬ nej < 1. W ten sposób mozna doprowa¬ dzac do elementów mozaiki za pomoca drugiej wiazki promieni katodowych (wiaz¬ ka ladujaca), poruszajacej sie z drugiej scrony mozaiki z malym przesunieciem fa¬ zy w stosunku do wiazki rozkladajacej, lecz z ta sama predkoscia, okreslona ilosc ladunku elektrycznego o znaku ujemnym, a wiec ladowac je ujemnie.Znamiennym wiec dla niniejszego wy¬ nalazku sa prócz opisanych, specjalnych, odmiennych po obu stronach, wlasciwosci mozaiki, dwie wiazki promieni katodo¬ wych, z których jedna rozklada dodatni obraz ladunków, a druga nadaje elemen¬ tom mozaiki z przeciwnej jej strony ujem¬ ne napiecie poczatkowe.Przyklad wykonania przedmiotu we¬ dlug niniejszego wynalazku oraz sposób jego dzialania opisane zostaly w zwiazku z rysunkiem.Znamiennymi cechami urzadzenia we¬ dlug wynalazku jest jednoczesne istnienie wiazki / (wiazka rozkladajaca) i wiazki // - 3 -(wiazka ladujaca) oraz dwustronnej mo¬ zaiki M o specjalnych wlasciwosciach.Szkieletem dwustronnej mozaiki (fig. 3) jest gesta siatka metalowa A, Siatka ta odpowiada elekrodzie wyjsciowej w zwyk¬ lej mozaice jednostronnej. Siatka metalo¬ wa jest zaopatrzona w powloke izolacyj¬ na B, a scianki jej sa wypelnione odpo¬ wiednim metalem C, np. srebrem. Kazdy precik C, tworzacy z siatka metalowa A kondensator o bardzo malej pojemnosci, jest po stronie zwróconej do wiazki roz¬ kladajacej 1 uczulony za pomoca warstwy D wrazliwej na swiatlo (S 1), podczas gdy po stronie przeciwnej posiada war¬ stwe E, której wspólczynnik emisji wtór¬ nej jest mniejszy od 1 (S scwe wegla lub akwadagu. Rozkladanie i projekcja obrazu odbywa sie po tej sa¬ mej stronie ekranu. Odtworzenie przed¬ miotu transmitowanego odbywa sie albo wprost na warstwie fotomozaikowej (fig. 1), albo na pólprzepuszczalnej fotokato¬ dzie. W tym ostatnim przypadku emisja fotcelektronowa fotokatody, odpowiadaja¬ ca obrazowi optycznemu, odtworzona zo¬ staje elektronowo-optycznie na ekranie obrazowym.Sposób dzialania nadajnika wynika z rozpatrzenia przebiegu zmian potencjalu elementu mozaiki podczas jednego okresu obrazowego nienaswietlonego i naswietlo¬ nego (fig. 2, krzywe IV i V). Niech sama tylko wiazka rozkladajaca przebiega na¬ swietlona mozaike, tak jak w zwyklym iko- noskopie. Krzywa V (fig. 2) przedstawia przebieg potencjalów podczas jednego okresu obrazowego dla nienaswietlonego elementu. Podczas rozkladania osiagniety zostaje potencjal równowagi (w chwili fj, po czym powstaje prad wsteczny, az do ncwego potencjalu równowagi,, który za¬ leznie od natezenia wiazki promieni oraz zaleznie od ladunku przestrzennego moze posiadac wieksza, równa lub mniejsza war¬ tosc od potencjalu anody. Na fig. 2 war¬ tosc ta jest równa potencjalowi anody.Jezeli jednoczesnie z wiazka rozklada¬ jaca przesuwa sie po mozaice wiazke la¬ dujaca z przeciwnej strony z ta sama szyb¬ koscia lecz z pewnym przesunieciem fazy wzgledem wiazki rozkladajacej, wtedy przebieg potencjalu nienaswletlonych ele¬ mentów jest taki, jak przedstawiono krzy¬ wa IV. Wynika to z nastepujacego rozwa¬ zania. Poniewaz element mozaikowy po¬ siada od strony zwróconej do wiazki la¬ dujacej wspólczynnik emisji wtórnej S-'. 1, do elementu doprowadzona zoslaje po opu¬ szczeniu go przez wiazke rozkladajaca ilosc elektrycznosci E —-¦ (S — 1) . i{\ To, przy czym i { jest natezeniem wiazki la¬ dujacej, a To czasem musniecia. Wskutek tego potencjal elementu zostaje obnizony z wartosci, jaka zastaje wiazka ladujaca w chwili /.,, podczas okresu rozkladania To (równemu okresowi /., — /,), o wartosc E V -= y, V, gdzie C oznacza pojemnosc ele¬ mentu o powierzchni równej przekrojowi wiazki. Poniewaz zmniejszenie potencjalu V mozna dobierac przez zmiane natezenia wiazki ladujacej, mozna tez uzyskac od¬ powiedni potencjal V„ ujemny w stosunku do anody. W ten sposób udaje sie nalado¬ wac mozaike do napiecia poczatkowego ujemnego. Pociaga to za soba oslabienie w porównaniu z ikonoskopem ladunku przestrzennego, wobec czego na ujemnie naladowany element przestaja dzialac ele¬ ktrony z ladunku przestrzennego. A zatem nienaswietlony element posiada po przej¬ sciu wiazki ladujacej potencjal Vu az do zetkniecia z wiazka rozkladajaca (chwila /4 wzglednie lu). Poniewaz wspólczynnik S jest wiekszy od 1 (S 1), wiec wiazka ta zwieksza potencjal poczatkowy poczyna¬ jac od V„.Podczas tego ladowania przed elemen¬ tem wytwarza sie odpowiedni ladunek przestrzenny, a element uzyskuje potencjal __ 4 _równowagi V,. Odmiennie niz w ikonosko- pie bez napiecia poczatkowego przy tym samym natezeniu wiazki rozkladajacej po¬ tencjal równowagi szczytów VL, wskutek oslabienia sie ladunku przestrzennego jest nieco wiekszy. Gdy wiazka rozkladajaca opusci w chwili t^ element, równowaga zo¬ staje naruszona, elektrony odplywajace z ladunku przestrzennego obnizaja poten¬ cjal, az do chwili t~ i proces powtarza sie.Istotne fest, ze potencjal w chwili /, jest potencjalem równowagi, czego nie ma przy potencjale V,„ wytworzonym przez wiazke ladujaca, poniewaz potencjal V0 jest niz¬ szy od potencjalu, do którego staly ladu¬ nek przestrzenny móglby sam naladowac ekran. Wskutek tego istnieje pewien za¬ kres napiecia poczawszy od V() w kierunku wartosci dodatniej, w którym na element nie 'dzialaja praktycznie elektrony ladun¬ ku przestrzennego, to znaczy, ze elektrony fotoemisji moga byc odprowadzone sku¬ tecznie do anody, a powstaly przez to la¬ dunek elementów nie zostaje w znaczniej¬ szym stopniu oslabiony lub skompensowa¬ ny przez elektrony ladunku przestrzen¬ nego.Przebieg potencjalu podczas jednego okresu obrazowego elementu naswietlone¬ go, emitujacego prad fotoelektronowy pro¬ porcjonalny do naswietlenia, przedstawia krzywa V. Potencjal równowagi szczyto¬ wej V. w chwili /,', podobnie jak w zwy¬ klym ikonoskopie, jest wskutek fotoemisji nieco wyzszy niz przy nienaswietlonym obrazie. Z chwila gdy wiazka rozkladajaca opusci element (/,) i naruszy przez to rów¬ nowage, wskutek oddzialywania wzajem¬ nego miedzy fotoemisja i ladunkiem prze¬ strzennym, potencjal spada do chwili t2, w której element zostaje trafiony przez wiazke ladujaca. Wiazka ta obniza w cza¬ sie przebiegu przez element potencjal, któ¬ ry wskutek fotoemisji nie osiaga wartosci Vn. Element naladowany wstepnie ujemnie po przejsciu wiazki ladujacej oddaje elek¬ trony fotoemisji do anody, wskutek czego wzrasta jego potencjal i osiaga w chwili l4t wartosc yy.Wiazka padajaca w tym czasie na ele¬ ment doprowadza go z powrotem do po¬ tencjalu równowagi i proces powtarza sie.Poniewaz potencjaly równowagi szczytów sa dla naswietlonego i nienaswietlonego elementu prawie jednakowe, róznica Vlt—V„ stanowi skuteczna róznice poten¬ cjalów obrazu, zmieniajaca sie odpowied¬ nio do jasnosci obrazu, i wytwarzajaca na oporze sprzegajacym podczas rozkvadania odpowiadajacy jej spadek napiecia, który znanym sposobem przekazuje sie nadal.Urzadzenie to jest jak stwierdzono nie tylko czulsze od ikonoskopu, lecz przewyz¬ sza równiez odbiorniki z pólprzewodnika¬ mi, a nie posiada ich wad.Czulosc opisanego urzadzenia mozna zwiekszyc jeszcze o wielkosc jednego rze¬ du przez wzmocnienie emisji wtórnej ply¬ ty mozaikowej. W tym celu wytwarza sie obraz optyczny przeslanego przedmiotu nie na ekranie mozaikowym, lecz na foto¬ katodzie pólprzepuszczalnej, po czym foto- emisje jego, odtwarzajaca w przekroju na¬ tezenia obrazu optycznego, odtwarza sie na ekranie obrazowym w sposób elektro- nowo-optyczny. Przyczyna wiekszej czulo¬ sci tego urzadzenia jest z jednej strony wieksza czulosc fotooptycznej warstwy pólprzewodzacej niz fotomozaiki (mniej wiecej 3 razy wieksza), a z drugiej strony zwiekszenie liczby fotoelektronow wyste¬ pujacych na ekranie obrazowym wskutek wytwarzania przez nie elektronów wtór¬ nych (zwiekszenie mniej wiecej 5-krotne).Poniewaz dzieki ujemnemu napieciu poczatkowemu mozaiki akumulujacej uda¬ je sie skutecznie odessac elektrony z ekra¬ nu obrazowego zarówno przy odtwarzaniu optycznym, jak i elektronowo-optycznym, a ladunek wytworzony przez to zakumulo¬ wac w danych miejscach ekranu obrazowe¬ go, wynalazek znacznie zwieksza spraw- 5 —nosc nadajników obrazowych z akumu¬ lacja. PL

Claims (1)

Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób rozkladania obrazów za po¬ moca promieni katodowych, znamienny tym, ze dwie wiazki promieni katodowych (/ i //) przesuwa sie synchronicznie po dwóch przeciwnych stronach akumulacyj¬ nego ekranu obrazowego (M) jedna wiaz¬ ka promieni (I) rozkladajac elementy mo¬ zaiki, a druga (II) — nadajac tym elemen¬ tom ujemne napiecie poczatkowe. 2. Urzadzenie do rozkladania obrazów w sposób wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze elementy mozaiki, przechodzace na wskros przez ekran obrazowy (M), po tej stronie ekranu obrazowego, na która rzu¬ tuje sie obraz i rozklada sie go, maja wspólczynnik emisji wLórnej wiekszy od jednosci, a na stronie przeciwnej, zwróco¬ nej do wiazki ladujacej (11), sa zaopatrzo¬ ne w warstwe wegla lub akwadagu o wspólczynniku emisji wtórnej mniejszym cd jednosci. C. Lorenz Aktiengesellschaft Zastepca: inz. St. Glowacki rzecznik patentowy •H.llH — JlJ -

1..MDo opisu patentowego Nr 32482 ht\m*i PL