DE1043538B - Elektronenentladungsroehre mit Kathode und Leuchtschirm - Google Patents
Elektronenentladungsroehre mit Kathode und LeuchtschirmInfo
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
- H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
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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
mit Kathode und Leuchtschirm
Anmelder:
Fernseh G. m. b. H.,
Darmstadt, Am Alten Bahnhof 6
Darmstadt, Am Alten Bahnhof 6
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 11. Mai 1936 und 4. Mai 1937
Großbritannien vom 11. Mai 1936 und 4. Mai 1937
Victor Angel Jones und Peter William Willans,
London,
sind als Erfinder genannt worden
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
W9 674/319
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
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)
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
© «09 674/319 11.58
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DE969595C (de) * | 1951-10-09 | 1958-06-19 | Siemens Ag | Speichernde Fernsehempfangsroehre |
DE1038668B (de) * | 1955-08-22 | 1958-09-11 | Siemens Reiniger Werke Ag | Bildwandler unter Verwendung einer isolierenden, photoleitenden Schicht |
DE1091247B (de) * | 1956-11-17 | 1960-10-20 | Forschungslaboratorium Prof Dr | Bildwandlerroehre fuer bildfoermige Lichtimpulse und sehr lichtschwache Bilder |
DE1121746B (de) * | 1957-02-28 | 1962-01-11 | S E A Soc D Electronique Et D | Photoleitungs-Elektrolumineszenz-Festkoerperbildverstaerker und Verfahren zu seiner Herstellung |
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1936
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