DE2357441A1 - Dunkelschriftkathodenstrahlbildspeicherroehre - Google Patents
DunkelschriftkathodenstrahlbildspeicherroehreInfo
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- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
- Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)
Description
Böblingen, den 8. November 1973
bl-sk
Anmelderin: International Business Machines
Corporation, Armonk, N.Y. 10504
Amtliches Aktenzeichen: .Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmeld.: Docket YO 972 024
Die Erfindung betrifft eine Dunkelschriftkathodenstrahlbild-•
speicherröhre mit einem ablenkbaren llelctronenschreibstrahl zum
direkten oder indirekten Erzeugen der Information.auf einer
Dunkelschriftaufzeichnungsträgerschicht und mit einem Heizelement zur Erhitzung desselben zur Löschung, der aufgezeichneten
Information.
Bei bekannten Dunkelschriftröhren ist die Geschwindigkeit/ mit
welcher ein Muster generiert werden kann, sehr niedrig. In
einigen Fällen ist eine Minute oder langer erforderlich, um Information
unter der Benutzung konventioneller Dunkelsehriftkathodenstrahlröhren
aufzuzeichnen. Die niedrige Schreibgeschwindigkeit
resultiert aus der Tatsache, daß eine hohe Ladungsdichte auf dem Schirm erforderlich ist, um ein genügend kontrastreiches
Bild zu erzeugen, welches unter normaler Beleuchtung nicht verblaßt. . ■
Herkömmliche Dunkelsehriftkathodenstrahlbildspeicherröhren umfassen eine Elektronenkanone für einen ablenkbaren Elektronen-
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. ORJGlNAL fNSFȣCTED
strahl zum Beschreiben des Schirmes, welcher liehtumformend.es
Material (Scotophor oder eine Mischung von Scotophoren) enthält.
Auf. die Bestrahlung der scotophorisehen Schicht mit. einem Elektronenstrahl
wird eine Dunkelschriftaufzeichnung erzeugt. Mit diesen herkömmlichen Dunkelschriftkathodenstrahlbildspeicherröhren
kann ein Bild oder ein Muster durch selektiv bestrahlte Flächen auf dem Schirm erzeugt werden, wobei die bestrahlten Flächen
dunkeln. Die Löschung des Schirmes zum Abbau der Dunkelschriftaufzeichnung
wird im allgemeinen durch Erhitzen oder durch Fluten des Schirmes mit Licht entsprechender Wellenlänge durchgeführt.
Im US-Patent 2 755 4O4 ist ein Verfahren zu einer schnelleren
Löschung eines Musters einer Dunkelschriftkathodenstrahlröhre mit einem scotophoren Schirm auf einer Schicht lichtdurchlässigen
Materials mit einer Schicht von mikrokristallinem Aluminium beschrieben. Hochgeschwindigkeitselektronen sind von einer Elektronenkanone
aus auf den scotophoren Schirm gerichtet/ um dort das Dunkelschriftbild zu erzeugen. Ein infrarotes Heizelement
h wird zur gleichmäßigen Erhitzung des scoto^prisehen Materials für
die Löschung des Bildes benutzt. Die Aluminiumschicht absorbiert zu einer schnelleren Löschung der Dunkelschriftaufzeichnung die
infrarote Strahlungsenergie. "
Im US-Patent 3 148 281 ist eine Kathodenstrahlbildspeicherröhre beschrieben, bei welcher eine Dunkelschriftschicht und eine
Phosphorschicht benutzt werden. Die Kathodenstrahlbildspeieherröhre
hat eine Frontplatte, die aufeinanderfolgende Schichten von Dunkelschriftmaterial und Phosphor enthält und eine Elektronenkanone
zur Ausrichtung des Elektronenstrahles auf die Schichten. Diese Elektronenkanone enthält Mittel zur Veränderung
der Energie des zu erzeugenden Elektronenstrahles. Mittel zur Erhitzung der Dunkelschriftröhre dienen dazu, das Dunkelschriftmaterial
transparent zu machen. Die Frontplatte wird mit einem Elektronenstrahl bestrahlt und ein Informationsmuster wird in
dem Dunkelschriftmaterial gespeichert. Die Energie des Elektronenstrahles ist so bemessen, daß der Elektronenstrahl die Phosphor-YO
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schicht durchdringt und ausgewählte Flächen von undurchlässigem Dunkelschriftmaterial erfaßt. Die Energie des Elektronenstrahles
wird dann derart reduziert, daß der Elektronenstrahl unfähig wird, den Phosphor zu durchdringen,um das Dunkelschriftmaterial
zu erreichen. Der wandernde Lichtpunkt aber erzeugt durch die
Fluoreszens, wenn er durch eine Fotozelle extern zur Röhrenfront
betrachtet wird/ ein elektrisches Ausgangssignal, welches mit der in der Dunkelschriftschicht gespeicherten Information wegen der
Variation der Lichtundurchlässigkeit des Dunkelschriftmaterials korrespondiert. . .
Das US-Patent 3 548 236 beschreibt eine Dunkelschriftkathodenstrahlröhre,
welche einen Bildschirm und ein nicht lumineszentes fotochromieches Material umfaßt, welches ein sichtbares Dunkelschriftbild
auf die Bestrahlung durch einen Elektronenstrahl abgibt,
und welches durch eine Überführung fotoinduzierter Elektronenladung
löschbar ist, wobei Licht hoher Intensität und ent- ■ sprechender Wellenlänge zur Löschung der DunkeIschriftaufzeich-'
nung auf dem fotochromischen Material benutst werden kann«
Herkömmliche Dunkelschriftkathodenstrahlröhren haben verschiedene
Nachteile, insbesondere eine niedrige Schreibgeschwindigkeit. Diese niedere Schreibgeschwindigkeit ist ein Resultat der Erfordernis
einer hohen Ladungsdichte für ein ausreichendes Kontras tbi Id auf dem Schirm, das nicht unter normaler Beleuchtung
schwindet. ■ ..
Obgleich die zuvor beschriebenen Anordnungen alle mit Verfahren
zum Löschen der auf einer Dunkelschriftkathodenstrahlröhre geschriebenen
Information arbeiten, ist bisher für keines dieser Geräte eine Möglichkeit zur Steigerung der Schreibgeschwindigkeit
auf dem Dunkelschriftschirm angegeben worden.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Dunkelsehriftkathodenstrahlbildspeicherröhre
mit hoher Schreibgeschwindigkeit anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dunkelschriftaufzeichnungsträgerschicht
fotochromischen Materials auf
der Schreibseite ein Gitter zur Aufnahme von Sekundärelektronen vorgelagert ist und daß eine Elektronenstrahllutkanone zum
gleichmäßigen Fluten der Dunkelschriftaufzeichnungsträgerschicht
mit Elektronen niedrigerer Energie als die des Schreibstrahles "vorgesehen ist, derart s daß nach dem SchreibVorgang durch das
Fluten der Dunkelschriftaufzeichnungsträgerschicht mit Elektronen
ein hoch-kontrastreiches Bild herstellbar ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung liegt die Dunkelschriftaufzeichnungsträgerschicht
auf der der Schreibseite abgewandten Seite auf einer transparenten Leiterschicht auf. Zur
Aufzeichnungsvorbereitung ist diese Leiterschicht unter gleichzeitigem
Fluten der Dunkelschriftaufzeichnungsträgerschicht mit
einem negativen Löschimpuls beaufschlagbar.
Des weiteren ist es erfindungsgemäß vorteilhaft? die Leiterschicht
nach dem Schreibvorgang mit einem positiven Potential zu beaufschlagen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist auf der Dunkelschriftaufzeichnungsträgerschicht auf der Schreibseite
eine Schicht lumineszierenden Materials aufgebracht. Dieser
Schicht, die z.B. aus UV-Licht emittierendem Phosphor bestehen kann, kann zur Erhöhung der Sekundär-Emissionsrate bzw. der
Schreibgeschwindigkeit Magnesiumoxyd zugesetzt sein.
Weitere Merkmale der Erfindung sind den Ansprüchen zu entnehmen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt
und werden im folgenden beschrieben.Es zeigen:
Fig.l eine schematische Schnittdarstellung einer
Dunkelsehriftkathodenstrahlbildspeicherröhre,
Fig.2 eine schematische Schnittdarstellung einer
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weiteren Ausführungsform einer Dunkelschrift-,
kathodenstrahlbildspeicherröhre.
In der Fig.l ist eine Dunkelschriftkathodenstrahlbildspeicherröhre
in schematischer Schnittdarstellung gezeigt. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet einen Gefäßkolben, 2 eine transparente
Trägerschicht/ 3 eine Stützschicht transparenten elektrischen leitenden Materials, 4 einen fotochromischen Schirm (mit einer
Schicht fotochromischen Materials oder von Scotophoren , die z.B. photochromische Sodalithe enthält), 5 eine Elektronenkanone,
deren Elektronenstrahl-in herkömmlicher Art und Weise mittels
Ablenkspulen auf ausgewählte Stellen des Schirmes 4 abgelenkt
werden kann, 6 eine.zweite Elektronenstrahlkanone, welche einen
niedrig energetischen Strahl von Elektronen für das gleichmäßige
Fluten des Schirmes 4 vorsieht, 7 ein Sammergitter vor dem Schirm
4 im Weg des Elektronenstrahles von der Schreibkanone 5 und dem Flutstrahl von der Flutkanone 6 angeordnet, 8 ein- Widerstandselement,
welches die Halteplatte 3 auf "Grundpotential hält.
Anstelle des Sammelgitters 7 kann ein Sammelzylinder ohne Gitter
benutzt werden; der Gebrauch eines solchen ist bekannt. Siehe z.B.
den Aufsatz von B.Kazan und M.Knoll, Electronic Image Storage, Academic Press, N.Y., 1968. Zum Löschen eines Ladungsmusters .
wird ein Puls (wie dargestellt) über dem Widerstandselement 8 ange.legt. Das Löschen eines Musters kann durch die Heizelemente
10 und 11 erfolgen. Alternativ kann die Halteplatte 3 direkt durch einen sie durchfließenden Strom über die Anschlüsse 9 und
12 geheizt werden. Üblicherweise ist die transparente Halteplatte
2 aus Mica oder Glas. Transparente Leitermaterialien, Welche zur
Ausführung der Halteplatte 3 benutzt werden können, sind Zinnoxyd oder Indiumoxyd. Fotochromische Materialien, welche zur Herstellung
des fotochromischen Schirmes 4 benutzt werden können, sind
a) Sodalithe, welche Chlor, Brom oder Jod enthalten, b)dotierte
Titanate wie SrTiO., (Fe, Mo) oder c) AlkalimetalL-Halide wie
Kaliumchloride, Kaliumbromide oder Kaliurrijodid,Herkömmliche Elektronenkanonen können zur Erzeugung eines ablenkbaren Elektronenstrahles
bzw. 'eines Elektronenflutstrahles (wie in herkömmlichen
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Bildspeicherröhren) benutzt werden. Das Sammelgitter 7 besteht im allgemeinen aus leitendem Material wie Nickel; es ist
geerdet.
Bei der Ausführungsform nach Fig.l ist die Oberfläche des Dunkelschrift-Schirmes
gleichmäßig auf angenommen -100 Volt gelegt; die Flutkanonenkathode auf -100 Volt. Diese gleichmäßige Ladung
kann das Resultat einer vorausgehenden Löschung der Dunkelschriftschicht sein. Um Dunkelschrift auf dem Schirm zu schreiben, werden
ausgewählte Flächen des Schirmes durch entsprechende Ausrichtung des Elektronenstrahles von der Elektronenkanone 5 beaufschlagt
,welche auf ungefähr -2 kV liegt. Während des Schreibens
kann die Flutstrahlkanone 6 entweder an oder aus sein, da die Stromdichte des Flutelektronenstrahles halbwegs niedriger ist
als die des Schreibstrahles. Die durch den Schreibstrahl getroffenen
Flächen sind durch die Sekundärelektronenemission einer positiven Potentialverschiebung ausgesetzt. Wenn die Potentialverschiebung
größer ist als das erste über-kreuzungspotential des
Materials, wird der Flutstrahl diese Flächen auf das Potential des geerdeten Kollektors verschieben und diese auf diesem Potential
halten. Aber jene Schirmflächen, welche nicht durch den Elektronenstrahl von der Schreibkanone 5 beaufschlagt wurden,
werden durch den Elektronenflutstrahl auf "-1OO Volt gehalten. Wegen der relativ isolierenden Natur des fotöchr©mischen Schirmes
4 wird eine sehr kleine Anzahl der Flutstrahlelektronen auf den nicht beaufschlagten Flächen landen, während die Schreib-und
Flutstrahlelektronen diese Flächen auf deren Oberfläche mit gewöhnlich
keiner Energie erreichen. Aber die vorausgehend durch den Schreibstrahl beaufschlagten Flächen werden fortgesetzt durch
den Flutstrahl mit weitgehender Energie getroffen, wodurch sie zunehmend
dunkler werden. Nach einer Bestrahlungszeit von z.B. mehreren Sekunden bezüglich der Elektronen des Flutstrahles, wird
das durch den Schreibstrahl hervorgerufene Potentialmuster in einem sichtbaren Hoch-Kontrast-Bild resultieren. Die Flutstrahlelektronenquelle
6 ebenso wie die Schreibstrahlelektronenquelle 5 können jetzt abgeschaltet werden. Das auf dem fotochromischen
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Schirm 4 gebildete resultierende Bild kann jetzt mit einer ex-*
ternen Beleuchtung solang wie erforderlich sichtbar gemacht werden.
Um das auf dem Schirm gespeicherte Bild zu löschen, kann dieser für einige Sekunden durch den Gebrauch interner Heizelemente
gelöscht werden6 Solche sind in herkömmlichen Dunkelschriftspeicherröhren eingebaute Um die fotochromische Dunkelschriftröhre
für die Aufzeichnung eines neuen Bildes vorzubereiten, wird ein
negativer Löschpuls an die Platte 3 unter Einschaltung- des Flut- '
Strahles angelegt« Wenn die Abklingzeit dieses Pulses nicht zu
kurz ist, d.h. wenige Zehntel einer Sekunde, wird die gesamte Oberfläche des fotochrom!sehen Schirmes 4 auf das -100 Volt-Potential
gebracht, welches für" das Sehreiben eines neuen Bildes erforderlich ist«
Auf diese Weise, also nach der anfänglichen Aufbereitung eines
Potentialsmusters auf dem fotochromischen Schirm 4, gefolgt vom
Fluten des Schirmes mit niedrigenergetischen Elektronen wird ein hochkontrastreiches Dunkelschriftbild bedingt, welches in einer
kurzen Zeit auf dem Schirm 4-zu entwickeln ist„ Wie bereits erwähnt,
kann das Löschen des Schirmes zum Abbau des Bildes oder zum Verändern des Dunkelschriftbildes durch Heizen des Schirmes
un ter Benutzung von z.B. internen Heizelementen 8 bewirkt werden.
Nach einem vorzugsweisen Aspekt der Ausfuhrungsform nach
Fig.1 kann die Geschwindigkeit der Bildentwicklung und der Grad
der Dunkelung verbessert werden, wenn während der Bestrahlung
des Schirmes mit den Flutstrahlelektronen nach dem Schreiben ein Potential zum Beispiel von +200 Volt an die Platte 3 angelegt
wird, anstatt die Platte auf Grundpotential zu halten. Daraus resultiert ein hohes Feld über dem fotochromischen Schirm 4, wodurch
die sogenannten gegen die gegenüberliegende Oberfläche der fotochromischen Schicht 4 wandernden F-Zentren bedingt sind.
Dadurch ist das Ansteigen der Dunkelung oder der Lichtabsorption
bedingt, welche andererseits durch die Sättigung der F-Zentren an der bombardierten Oberfläche des Schirmes begrenzt sein würde.
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(Die F-Zentren sind Stellen von Lichtundurchlässigkeit, die nahe
der Oberfläche des Materials durch den Flutstrahl erzeugt werden).
Eine zweite Ausführungsform einer Hochgeschwindigkeits-Dunkelschriftkathodenstrahlbildspeicherröhre
ist in Fig.2 gezeigt. Sie umschließt die Elektronenstrahlquelle 23. Der konventionell
ablenkbare Strahl dient der Beaufschlagung ausgewählter Flächen
auf dem Schirm. Ferner sind eine Elektronenquelle 13 für das gleichmäßige Fluten der Auftreffplatte/ ein Sammelgitter 14 für
die Elektronen und eine Frontplatte 18 vorgesehen. Der Auftreffschirm
16 umfaßt eine UV-liehtemitttierende Phosphorschicht 15
und, eine Schicht fotochromiechen Materials 20, sowie ein dünnes
Filmheizelement 17. Im Betrieb wird ein Eingangssignal an die Elektronenstrahlquelle 23 gelegt, um den Elektronenstrahl zu modulieren,
wodurch der erzeugte Elektronenstrahl veranlaßt wird, auf ausgewählte Flächen der Phosphorschicht 15 aufzutreffen.
Dadurch ergibt sich ein Ladungsmuster auf der Phosphorschicht 15.
Entsprechend dem Ladungsmuster wird dann ein gespeichertes lumineszentes Muster auf der Phosphorschicht erzeugt, wenn der
Schirm durch die niedrigenergetischen Elektronen von der Elektronenkanone
13 geflutet wird. Angenommen, daß der Phosphor ultraviolettes Licht emittiert, so würde das ultraviolette Lichtmuster
das fotochromische Material in der Schicht 2O zur Dunkelschrift
befähigen. Das durch das ultraviolette Licht erzeugte Dunkkelschriftmuster (abweichend von dem Dunkelschriftmuster, welches
durch direktes Bombardement.des fofcöchromischen Materials in
Fig.l erzeugt wird) wird üblicherweise durch Beleuchtung mit Umweltlicht oder mit anderem sichtbaren Licht verblassen. Der UV-Phosphor
und das fotochromieehe Material sind so ausgebildet,
daß das erzeugte ultraviolette Licht angemessen ist, um das fotochromische
Material in der Schicht 20 zur Dunkelung zu veranlassen.
Wo es gewünscht ist, kann eine kleine Menge von isolierendem Pudermaterial, wie z.B. Magnesiumoxyde mit dem UV-Phosphor von der
Schicht 15 gemischt werden, um die Sekundärelektronenrate zu erhöhen;
solchermaßen steigt auch die Schreibgeschwindigkeit. Die UV-Phosphorschicht kann auch als ein Mosaik kleiner Elemente oder
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als eine poröse Schicht zur Verhinderung des Zerstreuens oder der
Wanderung des Ladungsmusters ausgebildet sein. Nach Fig.1 kann
die Löschung des solchermaßen geformten Bildes durch die Widerstandsheizelemente
17 neben der fotochromischen Schicht 20 erfolgen,
wenn z.B. ein elektrischer Strom die Klemmen'21 und 22
passiert oder durch Beleuchtung des Dunkelschriftschirmes mit
Licht entsprechender Wellenlänge. ■ '
In den beiden Ausführungsformen der, Dunkelschriftkäthoderistrahlbildspeicherröhren
kann der Schirm durch einen Schreibstrahl sehr
hoher Geschwindigkeit beaufschlagt werden. Dieser Strahl ist hur ■'
zur Etablierung- eines Ladungsmusters erforderlich; der gewünschte
Kontrast des sichtbaren Dunkelschriftbildes wird dann durch Fluten des Schirmes mit Elektronen von der Flutkanöne erhalten. Im
Betrieb kann die Schirmfläche auf geringfügig erhöhte Temperatur
gehalten sein, wobei die Dunklungsrate des Bildes durch die Flutbestrahlung und die.Bleichungsrate entsprechend der Heizung oder
der Beleuchtung mit Licht in Betracht zu ziehen ist'. Außerdem
bliebe als zusätzlicher Vorteil der hier beschriebenen Ausführüngsform
zu erwähnen, daß ein Dunkelschriftmuster auf dem fotochromischen Schirm unter Benutzung eines Lichtgriff^.s, welcher
einen Punkt ultraviolettes Lichtes' erzeugt, aufgezeichnet werden
kann. Dieses Muster kann einem schon existierenden Muster überlagert werden, welches vorher auf dem Schirm geschrieben wurde.
Als fotochromische Materialien kommen z.B. in Betracht? Fotochromische >
Sodali the,- wie-Na4-Al^SXyO--.·2NaCl (S) dotiert mit Bei-
OD ο /£4
mischungen·'von*Titanaten wie SrTiO3 (Fe,Mo) und Fluoriden wie
CaF2(La). Außerdem.können gewöhnliche UV-Phosphore in Kombination
mit Materialien wie Y,Ag:Ce oder Cä,MgSiO_:Ce benutzt werden»
Mit den zuvor beschriebenen Anordnungen lassen sich Hoch'-Kontrast-Dunkelschrift-Bilder
mit hoher Geschwindigkeit erzeugen.
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Claims (10)
- PatentansprücheDunTcelschriftkathodenstrahlbildspeicherröhre mit einem ablenkbarenElektronenschreibstrahl.'zum-direkten oder indirekten Erzeugen der Information auf einer Dunkelschriftauf zeichnungs trägerschicht und mit einem Heizelement zur Erhitzung desselben zur Löschung der aufgezeichneten Information/ dadurch gekennzeichnet, daß der Dunkelschriftauf zeichnungsträgerschicht(4)fotochromischen Materials auf der Schreibseite ein Gitter(7)zur Aufnahme von Sekundärelektronen vorgelagert ist und daß eine Elektronenstrahlflutkanone (6) zum gleichmäßigen Fluten der Dunkelschriftaufzeichnungsträgerschicht (4)mit Elektronen niedriger Energie als die des" Schreibstrahles vorgesehen ist, derart, daß nach dem SchreibVorgang durch das Fluten der Dunkelschriftaufzeichnungsträgerschicht mit Elektronen ein hoch-kontrastreiches Bild herstellbar ist.
- 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dunkelschriftaufzeichnungsträgerschicht (4) auf der der Schreibseite abgewandten Seite auf einer transparenten Leiterschicht (3) aufliegt.
- 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufzeichnungsvorbereitung die Leiterschicht (3) unter gleichzeitigem Fluten der Dunkelschriftaufzeichnungsträgerschicht (4) mit einem negativen Löschimpuls beaufschlagbar ist.
- 4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterschicht (3) nach dem Schreibvorgang mit einem positiven Potential beaufschlagbar ist.YO 972 O24409825/0737
- 5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Dunkelschriftaufzeichnungsträgerschicht (20) aμf der Schreibseite eine Schicht (15) lumineszierenden Materials aufgebracht ist.
- 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (15) aus UV-Licht emittierendem Phosphor besteht".
- 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch ,gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Sekundaremissionsrate bzw. der Schreibgeschwindigkeit der· Schicht (/15) Magnesiumoxyd zugesetzt• ist. ' ' ' ' '
- 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (15) nicht in sich durchgehend, sondern porös öder aus mosaikartigen Elementen zusammengesetzt ist.
- 9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 'als fotochromische Materialien Sodalithe wie Na,Al,.Si..0~ .,6 6 6 242 NaCl (S) dotiert mit Titanaten wie SrTiO3 (Fe,Mo) und. Fluoriden wie CaF2 (La) Verwendung finden. *
- 10. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß den üV-Phösphoren Y,A3 :Ce oder Ga,MgSiO3iCe zugesetzt sind. .YO 972 024 40982570737Y j/ t βleersei teCi
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