DE1043538B - Elektronenentladungsroehre mit Kathode und Leuchtschirm - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Form einer mit Kathode und Leuchtschirm ausgestatteten Elektronenentladungsröhre für die Zerlegung, Zusammensetzung oder Umwandlung von Bildern für Fernseh- oder ähnliche Zwecke. Gemäß der Erfindung läuft ein von der Kathode kommendes, homogenes Elektronenbündel durch eine Mosaikelektrode, welche so ausgebildet ist, daß sie elektrische Ladungen, die den Helligkeitswerten eines abzubildenden Bildes entsprechen, aufspeichern kann, so daß das Ladungsbild der Mosaikelektrode die örtliche Dichte des sie durchtretenden Elektronenstroms steuert, der das Bild auf dem Leuchtschirm erzeugt.

Eine Elektronenquelle zur Erzeugung eines in Dichte und Geschwindigkeit homogenen Elektronenbündeis kann auf einer Seite des Gitters angeordnet werden, so daß auf der anderen Seite eine Elektronenverteilung entsteht, die von Punkt zu Punkt entsprechend den Potentialen des Gitters variiert. Jeder Punkt des Gitters wirkt infolgedessen ähnlich wie das Gitter einer normalen Elektronenröhre. Im folgenden soll dieses Gitter stets als »Speichergitter« bezeichnet werden.

Da es im allgemeinen erforderlich ist, das so erzeugte Elektronenbündel auf irgendeine Fläche zu fokussieren, deren Natur vom Verwendungszweck abhängt, müssen die Elektronengeschwindigkeiten im Bereich des Speichergitters niedrig sein. Ist dies nicht der Fall, so weisen die Elektronengeschwindigkeiten von Punkt zu Punkt erhebliche Verschiedenheiten auf, die von den dort herrschenden Potentialen abhängen und eine Verzerrung bzw. Unscharfe des Bildes zur Folge haben. Ferner muß das höchste Potential an jedem Punkt des Speichergitters niedriger als Kathodenpotential sein, da sonst die Elektronen zu diesem Punkt fließen und sofort die dort angesammelte Ladung ausgleichen wurden.

Es ist infolgedessen notwendig, das Speichergitter gegen Kathode negativ vorzuspannen, ein Umstand, welcher insofern Schwierigkeiten verursacht, als ein Gitter, welches aus genügend feinem Gewebe besteht, um eine große Bildauflösung zu ermöglichen, den Durchgang der Elektronen sehr erschweren kann.

Gemäß einer weiteren Ausbildung des Erfindungsgegenstandes wird daher ein gleichmäßig positiv vor- gespanntes Hilfsgitter vorgesehen, welches die Elektronen sozusagen durch das Speichergitter hindurchführt. Dieses Hilfsgitter wird vorzugsweise parallel und in der Nähe des Speichergitters angeordnet und kann sich vor oder hinter diesem befinden. Es kann auch beiderseits des Speichergitters je ein solches Hilfsgitter angeordnet sein. Die Anordnung der beiden Gitter kann so getroffen werden, daß eine Vielzahl kleiner Elektronenlinsen entsteht, so daß die Elektro-Elektronenentladungsröhre
mit Kathode und Leuchtschirm

Anmelder:

Fernseh G. m. b. H.,
Darmstadt, Am Alten Bahnhof 6

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 11. Mai 1936 und 4. Mai 1937

Victor Angel Jones und Peter William Willans,

London,
sind als Erfinder genannt worden

nen auf die Zwischenräume des einen oder des anderen der beiden Gitter konzentriert werden. Es kann jedoch auch ein starkes (magnetisches) Führungsfeld verwendet werden. In diesem Fall ist es möglich, das Speichergitter auf Kathodenpotential oder sogar etwas höherem Potential zu halten.

Das Speichergitter kann nach irgendeiner der bekannten Methoden zur Herstellung von Mosaikelektroden hergestellt werden, wobei die Mosaikoberfläche photoelektrisch empfindlich oder auch unempfindlich sein kann, je nachdem in welcher Weise die Röhre arbeiten soll. Das Wort »photoelektrisch« ist dabei in. seinem allgemeinsten Sinn zu verstehen. Es sollen also auch Gitter, bei denen sich bei Belichtung die Leitfähigkeit ändert oder in denen dann eine elektromotorische Kraft entsteht, darunter fallen. Das Speichergitter kann auf die Oberfläche des erwähnten Hilfsgitters aufgebracht werden, wenn zwischen den aufgespeicherten Ladungen und dem Hilfsgitter ein sehr kleiner Abstand erforderlich ist. Die Ladungen können auf dem Speichergitter dadurch erzeugt werden, daß ein optisches oder ein Elektronenbild darauf geworfen oder indem es von einem modulierten Kathodenstrahl überstrichen wird.

Im ersten dieser drei Fälle muß das Mosaik photoelektrisch sein, was in den beiden anderen Fällen nicht erforderlich ist. Im zweiten Fall muß das Elektronenbild mit Hilfe einer anderen Quelle, z. B. einer getrennten Photokathode, auf die ein optisches Bild geworfen wird, erzeugt werden, und es werden gemäß der Erfindung Mittel vorgesehen, durch die ein einem Bild entsprechendes Elektronenbündel in ein zweites mit größerer Intensität umgewandelt wird. Im dritten

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Fall kann der das Speichergitter abtastende Kathodenstrahl mit empfangenen Fernseh- oder sonstigen Zeichen moduliert sein, und das das Bild wiedergebende Elektronenbändel wird auf einen Fluoreszenzschirm gerichtet. Es werden also die empfangenen Zeichen auf einem vorteilhafteren Wege in ein sichtbares Bild umgewandelt, wobei eine größere Helligkeit, ein geringeres Flimmern (wegen der Festhaltung der Ladungen auf dem Speichergitter) und geringere Verzerrungen und Unscharfen infolge von Raumladungseffekten (da der Elektronenstrom über das ganze Bildfeld verteilt und nicht auf einen Punkt konzentriert ist) vorhanden sind.

Zweckmäßig werden Mittel vorgesehen, um die Elemente des Speichergitters wieder zu entladen, so daß die Potentiale der einzelnen Punkte stets den richtigen Wert besitzen. In manchem Fall können die Mosaikelemente auf einem Leiter angeordnet werden, der mit einer geeigneten Spannungsquelle verbunden ist, und der Isolierwiderstand der Elemente wird so gewählt, daß eine gewisse Ableitung stattfindet. In anderen Fällen kann es erwünscht sein, eine Hilfselektronenquelle innerhalb der Röhre vorzusehen, die auf solchem Potential liegt, daß Elektronen von ihr im Betrieb auf das Speiehergitier übergehen können. Das Maß der Entladung der Gitterelemente kann verschiedenen Betriebsbedingungen angepaßt werden, und bei Verwendung einer zweiten Elektronenquelle kann die Entladung kontinuierlich oder intermittierend vorgenommen werden.

Zwischen den Mosaikelementen und dem Trägergitter kann bei einem Speichergitter, auf das ein optisches oder ein Elektronenbild gerichtet wird, z. B. ein konstanter Widerstand vorhanden sein, wobei das Gitter an eine Vorspannung angeschlossen ist, die das Bild gerade auslöscht, wenn das Gitter unbeleuchtet ist. Wird ein optisches Bild auf das in diesem Falle photoelektrische Gitter geworfen, so werden Elektronen emittiert entsprechend der örtlichen Beleuchtung, so daß sich ein Gleichgewichtszustand einstellt, der durch die Aufladung infolge der Elektronenemission und die Entladung infolge der Ableitung bedingt ist. Die Potentiale der Elemente entsprechen dann der örtlichen Beleuchtung.

Bei einer anderen Ausführungsform mit einem Speichergitter, auf das ein optisches oder elektrisches Bild geworfen wird, kann eine Hilfskathode zur Neutralisierung der Ladungen vorgesehen sein, welche in gewissen Zeitabständen kurzzeitig wirksam ist und die Ladungen vollständig entfernt. Die Elemente des Speichergitters können dann vollkommen isoliert angeordnet werden.

Bei einer dritten Ausführungsform, bei der das Speichergitter zur Bildzusammensetzung von einem Kathodenstrahl überstrichen wird, werden die Betriebsbedingungen so gewählt, daß das Speichergitter durch den Abtaststrahl positiv aufgeladen wird (durch Sekundäremission), und es wird eine Hilfskathode vorgesehen, deren Emission kontinuierlich ist und gerade ausreicht, die Gitterelemente während einer Bildperiode zu entladen. Umgekehrt kann das Speichergitter durch die Primärelektronen unmittelbar aufgeladen und durch Sekundäremission wieder entladen werden. In diesem Falle muß natürlich ein negatives Bildsignal verwendet werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Mosaikelemente, wie bereits vorhin beschrieben, einen konstanten Widerstand zu dem negativ vorgespannten Träger besitzen, wobei die Zeitkonstante der Entladung so gewählt wird, daß die Ladungen für eine genügend lange Zeit festgehalten werden, jedoch noch den Bewegungen des übertragenen Gegenstandes folgen. In diesem Fall kann das Speichergitter auch durch eine intermittierend wirkende Kathode entladen werden.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der die Fig. 1 bis 3 einige Ausführungsbeispiele darstellen. Einander entsprechende Teile sind stets mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. In Fig. 1 wird mit Hilfe einer Linse 2 ein optisches

ίο Bild des Gegenstandes 1 auf ein photoelektrisches Gitter 3 geworfen. Das Gitter 3 besteht aus lichtempfindlichen Elementen, die auf einem isolierenden oder halbleitenden Überzug über einem Metallgitter angeordnet sind. Das Gitter 3 speichert also elektrische Ladungen auf, so daß jeder Punkt einen Potentialwert gegen die Metallunterlage annimmt, der dem Helligkeitswert des Gegenstandes 1 entspricht.

Eine Kathode4 sendet einen im wesentlichen gleichmäßigen Elektronenstrom aus, von dem ein Teil durch das Gitter 3 hindurchtritt, wobei der durch jede Öffnung des Gitters tretende Strom von dem Potential des dort befindlichen Elements abhängt. Die aus dem Gitter 3 tretende Elektronenverteilung gibt also das Bild wieder und wird auf einen Fluoreszenzschirm 5 gerichtet, um ein sichtbares Bild zu erzeugen. Ein normales Metallgitter 6 ist parallel zu und dicht hinter dem Mosaikgitter 3 angeordnet und gegen dieses positiv vorgespannt. Das Gitter 6 kann auch vor dem Mosaik oder beiderseits des Speichergitters angeordnet sein.

Der Einfachheit der Darstellung wegen sind die Mittel zur Beschleunigung und elektronenoptischen Abbildung (die aus elektrischen oder magnetischen Feldern bestehen können) zwischen dem Gitter 3 und dem Schirm 5 und zwischen der Kathode 4 und dem Gitter 3 fortgelassen.

Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der Röhre nach Fig. 1. In diesem Fall wird das Gitter 3 nicht durch Photoelektronen, sondern durch Elektronenaufprall aufgeladen, entweder indem Sekundärelektronen •ausgelöst werden oder unmittelbar durch die Primärelektronen. In einem Fall sind positive, im anderen negative Bildzeichen erforderlich. Ein Bild des Gegenstandes 1 wird auf eine Photokathode 7 geworfen, und die dort erzeugten Photoelektronen werden auf das Gitter 3 beschleunigt und konzentriert, so daß sie dort Sekundärelektronen auslösen und das erforderliche Ladungsbild erzeugen.

Fig. 3: stellt eine Fernsehempfangsröhre dar. Ihre Wirkungsweise ist genauso wie die der Röhre nach Fig. 2, wobei jedoch die Aufladung des Gitters3 durch einen scharf gebündelten, von dem Strahlerzeugungssystem 8 ausgehenden Kathodenstrahl bewirkt wird. Der Strahl ist mit Bildsignalen moduliert und wird in bekannter Weise über das Gitter 3 hin- und hergeführt. An Stelle von Fernsehzeichen können natürlich auch andere Zeichen mit der Röhre registriert werden. Wie früher kann das Gitter 6 vor oder hinter dem Speichergitter und die Kathode 8 kann auf der dem Gitter 6 abgewandten Seite des Speichergitters 3 angeordnet sein. Eine andere Möglichkeit besteht darin, vor und hinter dem Speichergitter 3 ein Hilfsgitter anzuordnen. In diesem Falle muß der Strahl das Gitter 3 durch die Zwischenräume des Gitters 6 überstreichen. Diese Ausführungsform kann auch dahin abgeändert werden, daß an Stelle einer unmittelbaren Abtastung der Speicherelektrode eine Hilfselektrode vom Strahl überstrichen wird, so daß die von dieser Hilfselektrode ausgehenden Elektronen auf die Speicherelektrode 3 beschleunigt und fokussiert werden.

In allen Fällen kann die Kathode 4 eine beispielsweise indirekt geheizte ebene Elektrode sein, die genügend Glühelektronen erzeugt, oder es wird eine gleichmäßig beleuchtete Photokathode verwendet.

Selbstverständlich sind zahlreiche Abwandlungen der vorstehend beschriebenen Anordnungen möglich. Der Fluoreszenzschirm 5 kann z. B. durch eine Mosaikelektrode, wie sie bei Abtaströhren mit Ladungsspeicherung verwendet wird, oder durch eine Abtastblende (Abtaströhre nach D i e c k m a η η - H e 11 ίο und Farnsworth) ersetzt werden. Im letzteren Fall wird das von dem Gitter 3 ausgehende Elektronenbündel über dieser Abtastöffnung hin- und hergelenkt.

Die erwähnten Gitter, insbesondere das Mosaikgitter 3 und das Gitter 6, können irgendwie elektronendurchlässig ausgebildet sein. Sie können z. B. aus einer Reihe von parallelen Drähten bestehen, wobei die Drähte des Gitters 3 rechtwinklig zu denen des Gitters 6 liegen können. Die Zwischenräume können zweckmäßig verschieden gewählt werden, so daß das Mosaikgitter 3 einen stärkeren Einfluß auf den von der Kathode 4 kommenden Elektronenstrom ausübt. Eine andere Ausführungsform z. B. der in Fig. 3 gezeigten Röhre besteht darin, daß das Strahlerzeugungssystem 8 so angeordnet wird, daß der Abtaststrahl etwa senkrecht auf das Gitter 3 trifft. Der Strahl kann dann z. B. durch eine Öffnung in der Kathode 4 eintreten.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Elektronenentladungsröhre mit Kathode und Leuchtschirm, gekennzeichnet durch eine zwischen Kathode und Leuchtschirm angeordnete Mosaikelektrode, welche die örtliche Dichte eines durch die Mosaikelektrode tretenden homogenen Elektronenstroms dadurch steuert, daß auf sie elektrische, den Helligkeitswerten eines Bildes entsprechende Ladungen aufgebracht werden.

2. Röhre nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein oder mehrere dicht parallel zur Mosaikelektrode angeordnete Hilfsgitter.

3. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mosaikelektrode durch Photoemission aufgeladen wird.

4. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mosaikelektrode durch Elektronenaufprall aufgeladen wird.

5. Röhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mosaikelektrode von einem sie überstreichenden Kathodenstrahl aufgeladen wird.

6. Röhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mosaikelektrode durch ein Elektronenbild aufgeladen wird.

7. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mosaikelektrode periodisch entladen wird.

8. Röhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Mosaikelektrode tretenden Elektronen von einer gleichmäßig beleuchteten Photokathode ausgehen.

9. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronen von einer Glühkathode ausgehen.

10. Röhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Hilfsgitter sich auf einem gleichmäßigen über dem Potential der Mosaikelektrode liegenden Potential befinden.

11. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mosaikelektrode gegen die Kathode negativ vorgespannt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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