DE2650567A1 - Verfahren zur benutzung einer speicherroehre mit nichtzerstoerender auslesung und mit einer solchen roehre ausgeruestetes sichtanzeigesystem - Google Patents

Description

Verfahren zur Benutzung einer Speicherröhre mit nichtzerstörender Auslesung und mit einer solchen Rohre ausgerüstetes· Sichtanzeigesystem

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Benutzung einer Speicherröhre mit nichtzerstörender Auslösung, in der die Information auf einer Speicherplatte in Form eines stabilen elektrischen Bildes von guter Qualität gespeichert wird, und zwar selbst bei langer oder wiederholter Aufzeichnungsdauer. Sie betrifft außerdem Sichtanzeigesysteme, in denen Speicherröhren gemäß diesem neuen Verfahren benutzt werden.

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Die Speicherröhren, mit denen sich die Erfindung befaßt, sind Röhren, in denen die der Röhre in Form eines elektrischen Signals zugeführten Informationen auf einer Speicherplatte mit Hilfe eines Elektronenstrahls aufgezeichnet werden, d&r die verschiedenen Zonen d&r Speicherplatte abtastet, und in denen das Lesen dieser Informationen nichtzerstörend erfolgt.

Die Erfindung ist beispielsweise besonders vorteilhaft bei Aufzeichnungsspeicherröhren oder bei Bildhaltungsröhren anwendbar, wie die folgende Beschreibung zeigen wird.

Diese beiden Arten von Röhren haben nämlich die für die vorliegende Erfindung erforderlichen Punkte gemeinsam, d.h. das Speichern eines elektrischen Bildes auf einer Speicherplatte, die aus einem Mosaik von kleinen dielektrischen Inseln (oder von dielektrischen Streifen) besteht, durch ein Einschreiben mittels eines Einschreibelektronenstrahls während der Abtastung des Mosaiks, und das nichtzerstörende Auslesen. Die Beschreibung erfolgt insbesondere anhand einer Aufzeichnungs— speicherröhre, und es wird dann ersichtlich, daß sie sehr leicht auf eine Bildhaltungsröhre übertragen werden kann.

Üblicherweise gibt es für eine Aufzeichnungsspeicherröhre zwei unterschiedliche Benutzungsarten.

Bei ä&r ersten Benutzungsart, welche die häufigste ist, ist der Einschreibstrahl, der auf die Speicherplatte auftrifft, welche aus einem dielektrischen Mosaik auf einer leitenden Platte besteht, ein Strahl von schnellen Elektronen, die in ö&r Lage sind,

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eine Emission von Sekundärelektronen mit einem Koeffizienten 6 größer als 1 hervorzurufen, d.h. auf dem so getroffenen Dielektrikum eine Verringerung der negativen elektrischen Ladungen zu erzeugen. Die aufzuzeichnende Information, moduliert den Strahlstrom, dessen Intensität von dem Wert des aufzuzeichnenden Signals abhängig ist. Die Menge an negativen Ladungen, die in den verschiedenen Zonen des Dielektrikums losgelöst werden, ist so von der darin aufzuzeichnenden Information abhängig. Das Lesen des auf der Speicherplatte gespeicherten elektrischen Bildes erfolgt durch Abtastung der Speicherplatte mittels eines Strahls von langsamen Elektronen. An der das Dielektrikum tragenden Platte wird ein Videosignal abgenommen.

Diese Art der Benutzung der Aufzeichnungsspeicherröhren ist zwar die häufigste, sie weist jedoch große Nachteile auf, wenn die Aufzeichnung nicht in kurzen Zeiten vorgenommen wird, sei es, daß die Abtastung selbst langsann ist oder daß die Aufzeichnung mehrmals erfolgt, ohne daß zwischen den vei— schiedenen Durchgängen des Einschreibstrahls eine Löschung stattfindet. Es tritt nämlich, wenn die' Einschreibung verlängert ist oder mit Hilfe eines zu starken Strahls ausgeführt wird, eine Sättigung der Speicherplatte auf, die selbstverständlich um so nachteiliger ist, je größerer Wert auf eine korrekte Wiedergabe der "Halbtöne" gelegt wird.

Zur Vermeidung dieser Nachteile der Aufzeichnungsspeicherröhren in den Anwendungsfallen, in welchen die Aufzeichnungsgeschwindigkeit sehr langsam ist oder sich in großem Ausmaß

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— 4t —

ändern kann oder aber, wenn die Einschreibungen in mehreren Abtastungen erfolgen, ist es bekannt, die Speicherröhren in einer anderen Art und Weise zu benutzen.

Diese zweite Benutzungsart besteht darin, die Informationen nicht mehr durch einen Strahl von schnellen Elektronen einzuschreiben, der intensitätsmoduliert ist, sondern durch einen Strahl von langsamen Elektronen, d.h. von Elektronen, die eine Emission von Sekundärelektronen mit einem Koeffizienten δ kleiner als 1 hervorrufen. In diesem Fall und gemäß einer bekannten Eigenschaft der Sekundäremissionserscheinung beobachtet man eine Erscheinung des Ingleichgewichtbringens des Dielektrikums in bezug auf das Katodenpotential des Elektronenstrahlerzeuger. Der langsame Strahl bringt also Elektronen auf die Oberfläche des Dielektrikums auf, solange das Potential dieser Oberfläche positiver ist als das der Katode. Wenn das Potential der Speicherplatte das der Katode erreicht, gibt es ein stabiles Gleichgewicht.

Es genügt somit, zum Einschreiben der Informationen die Katode-Speicherplatte-Potentialdifferenz in dem Takt des diese Information tragenden Eingangssignals zu modulieren, wobei die Modulation in gleicher Weise an der Speicherplatte oder an der Katode erfolgen kann. Das Potential relief, das in jedem Punkt der Speicherplatte aufgebracht wird, wird deshalb genau gleich dem Wert der Speicherplatte-Katode-Potentialdifferenz in dem Augenblick sein, in welchem der Strahl eine Einschreibung in diesem

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Speicherplattenelement vornimmt. Die Betriebsweise ist ausführlicher weiter unten beschrieben, insbesondere fur ihre Lese*- und Löschphasen. Es genügt hier zum Verständnis des Vorteils des neuen Verfahrens nach der Erfindung, die Einschreib-Betriebsweise der Röhre zu kennen.

Es ist klar, daß, weil die Einschreibung erfolgt, indem das Dielektrikum ins Gleichgewicht gebracht wird, es bei einer solchen Einschreibart keine Sättigungserscheinung geben kann, und zwar ungeachtet der Einschreibgeschwindigkeit.

Dagegen stellt man fest, daß diese Art des Einschreibens einen anderen Nachteil hat, der insbesondere störend ist, wenn eine, sehr gute Qualität und eine große zeitliche "Stabilität des gespeicherten Bildes erwünscht ist. Die vorstehende Beschreibung der Betriebsweise mit δ<1, die darauf beruht, daß das Dielektrikum ins Gleichgewicht gebracht wird, gilt nämlich nur in erster Näherung. Es zeigt sich nämlich bei der Experimentierung eine sehr wichtige Sekundärerscheinung.

Das Gleichgewichtspotential, das von dem Dielektrikum erreicht wird, auf welches ein Strahl von Elektronen mit geringer Energie auftrifft, ist nämlich gleich dem Potential der Katode, wenn man davon ausgeht, daß alle Elektronen, die durch die Katode emittiert werden, bei ihrem Start von der Katode die gleiche Anfangsenergie haben. Nun ist es aber bekannt, daß diese Elektronen nicht äquienergetisch sind und daß tatsächlich eine Energieverteilung

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dieser Elektronen existiert, die man als eine Boltzmann-Verteüung betrachten kann. Daraus folgt, daß, während das Gleichgewicht des Dielektrikums erreicht werden müßte, wenn das Potential dieses Dielektrikums gleich dem der Katode ist, oder, genauer gesagt, wenn die Katode-Speicherplatte—Potentialdifferenz V Null ist, daß es .nicht erreicht wird. Elektronen, deren Anfangsenergie aufgrund dieser Energieverteilung nicht Null ist, erreichen weiterhin das Dielektrikum und senken weiterhin sein Potential, das negativer wird als das der Katode, anstatt gleich diesem zu bleiben.

Diese Erscheinung ist sehr störend, denn das Gleichgewichtspotential des Dielektrikums wird, wie weiter unten ersichtlich werden wird, niemals erreicht. Es tritt so eine nachteilige Erscheinung des Integrierens der Information auf. Das auf der Speicherplatte aufgezeichnete elektrische Bild ist somit von der Aufzeichnungszeitdauer oder von der Anzahl von aufeinanderfolgenden Einschreibabtastvorgängen abhängig.

Daraus ergibt sich eine Verschlechterung des Bildes. Es ist nämlich unmöglich, eine sehr lange, theoretisch eine unendliche Zeit zu warten, um ein stabiles Potential zu erreichen. Diese Verschlechterung wird um so störender sein, je ungleichmäßiger im Verlauf einer vollständigen Abtastung der Speicherplatte die Einschreibgeschwindigkeit ist. Man wird in diesem Fall mehr oder weniger große Abstufungen entsprechend den verschiedenen Zonen der Speicherplatte und somit einen Informationsverlust

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insbesondere in den Halbtönen erhalten.

Alles _> was oben über die Aufzeichnungsspeicherröhren gesagt worden ist, ist auf die Büdhaltungsröhren übertragbar. Es läßt sich nämlich sagen, daß, mit Ausnahme der Art und Weise, in der die aufgezeichneten elektrischen Bilder gelesen werden, die Bildhaltungsröhren mit den Aufzeichnungsspeicherröhren vergleichbar sind. In den Büdhaltungsröhren ist das Dielektrikum nicht auf eine massive metallische Platte aufgebracht, sondern auf ein metallisches Gitter. Das auf dieser Speicherplatte gespeicherte elektrische Bild wird nicht in ein Videosignal, sondern in ein optisches Bild umgewandelt. Zu diesem Zweck ist der Lesestrahl, der die Speicherplatte einer Aufzeichnungsspeicherröhre abtastet, durch einen Bildhaltungsstrahl ersetzt, der die Speicherplatte während der Leseperioden ständig mit langsamen Elektronen beschießt. Diese Elektronen durchqueren die Speicherplatte entsprechend den Informationen, die darauf gespeichert sind, mehr oder weniger zahlreich und beleuchten die Phosphore eines Lumineszenzschirms, die das elektrische Bild in ein optisches Bild umwandeln.

Die Art des Einschreibens ist mit der bei der Aufzeichnungsspeicherröhre identisch. Das Einschreiben erfolgt in üblicher Weise mit schnellen Elektronen, was nicht Gegenstand der Erfindung ist. Es kann, wie bei den Aufzeichnungsspeichel— röhren, mit langsamen Elektronen erfolgen und bringt dasselbe

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Problem der Integration und des Gleichgewichts mit sich, das in vernünftigen Zeiten nicht zu erreichen ist.

Ziel der Erfindung ist es, ein neues Verfahren zur Benutzung von Speicherröhren mit nichtzerstörender Auslesung zu schaffen, welches gestattet, Einschreibungen, mit einem Einschreibstrahl von langsamen Elektronen auszuführen und gleichzeitig die nachteiligen Effekte der dieser Art der Einschreibung innewohnenden Integrationserscheinung zu vermeiden.

Das Verfahren zur Benutzung einer Speicherröhre mit nichtzerstörender Auslesung, die zur Aufzeichnung von ihr in Form eines elektrischen Signals zugeführten Informationen bestimmt ist und in einer Vakuumhülle wenigstens einen Elektronenstrahlerzeuger, der in der Lage ist, einen feinen Elektronenstrahl zu einer Speicherplatte zu schicken, welche dielektrische Elemente auf einer leitenden Elektrode aufweist, und Einrichtungen zur Ablenkung des Strahls enthält, die den Strahl veranlassen, die Speicherplatte abzutasten, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zur Speicherung eines den Informationen entsprechenden elektrischen Bildes auf dem Dielektrikum folgende Schritte ausgeführt werden:

1) Anlegen des die einzuschreibenden Informationen enthaltenden elektrischen Signals an die Katode des Elektronenstrahlerzeuger und die Speicherplatte, um die Speicherplatte-Katode-Potentialdifferenz zu modulieren;

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2) Steuern der Ablenkeinrichtungen des Strahls derart, daß er auf der Speicherplatte gemäß einer vorbestimmten Abtastart abgelenkt wird;

3) Vorspannen der Speicherplatte auf ein Gleichpotential, das gegenüber dem Potential der Katode leicht positiv ist, so daß der Strahl ein Strahl von langsamen Elektronen ist und die Informationen durch Aufbringen von negativen Ladungen auf die gemäß dem Schritt 2) abgetasteten Zonen einschreibt; und

4) Umschalten des Potentials der Speicherplatte auf einen gegenüber der Katode ausreichend positiven Gleichspannungswert, jedesmal dann, wenn eine vorbestimmte Zone der Speicherplatte, die von einer Zeile bis zur gesamten Speicherplatte gehen kann, auf diese Weise beschrieben worden ist, damit der Strahl ein Strahl von schnellen Elektronen ist, der in der Lage ist, von dem Dielektrikum, auf das er auftrifft, negative Ladungen zu entfernen, und gleichzeitiges Steuern der Ablenkeinrichtungen des Strahls derart, daß er auf der Speicherplatte die vorbestimmte Zone abtastet, wobei die Menge Q von auf diese Weise von dem Dielektrikum nach jeder Einschreibung entfernten negativen Ladungen durch die Wahl des Strahlstroms des Strahls von schnellen Elektronen so reguliert wird, daß das Insgleichgewichtbringen des Potentials des Dielektrikums in einer vorbestimmten Zeit erfolgt.

Dieses Verfahren, welches gestattet, ein Gleichwichtspotential des Dielektrikums in einer endlichen und regulierbaren Zeit

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zu erreichen, ist insbesondere bei den Aufzeichnungsspeicher- röhren mit einem Strahlerzeuger oder mit zwei Strahlerzeugern und bei den Röhren mit Bildhaltung anwendbar.

Es ist praktisch ungeachtet der Art der angewandten Abtastung und insbesondere bei einer Abtastung nach Art des Fersehens in Zeilen und Teilbildern, bei einer Abtastung nach Art des Radars, usw. benutzbar. Die Erfindung betrifft außerdem Sichtanzeigesysteme, in welchen Speicherröhren zur Anwendung kommen, in denen dieses Verfahren benutzt wird.

Weitere Merkmale, Vorteile und Ergebnisse der Erfindung ergeben sich aus der folgenden, nicht als Einschränkung zu verstehenden Beschreibung. von Ausführungsbetspielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 " eine sehr schematische Schnittansicht

der Elemente einer Aufzeichnungsspeicherröhre mit einem Strahlerzeuger, die zur Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung erforderlich sind,

die Fig. 2 und 3 Kurven, die den Verlauf des Ladestroms

und des Potentials des Dielektrikums einer Speicherplatte in Abhängigkeit von diesem Potential des Dielektrikums bzw. in Abhängigkeit von der Zeit für den Fall

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angeben, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht angewandt wird, und

Fig. 4 eine sehr schematische Schnittansicht der

wesentlichen Elemente einer Aufzeichnungsspeicherröhre mit zwei Strahlerzeugern, bei welcher das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist.

Die Aufzeichnungsspeicherröhren selbst werden hier nicht ausführlich beschrieben, da sie bekannt und in zahlreichen Vei— öffentlichungen beschrieben sind, wie beispielsweise in der Revue Technique Thomson-CSF, Band 3, Nr. 4 vom Dezember 1971 , S. 695 bis 725.

Es werden hier allein diejenigen Elemente beschrieben und dai— gestellt, die für das Verständnis der Erfindung erforderlich sind.

Fig. 1 zeigt in einer Vakuumhülle 1 die wesentlichen Teile einer Aufzeichnungsspeicher röhre mit einem Strahlerzeuger, nämlich ihren Elektronenstrahlerzeuger, der durch seine Katode 2 und seine Strahlstromsteuerelektrode oder Wehnelt-Elektrode 3 dai— gestellt ist, und ihre Speicherplatte 4. Diese Speicherplatte besteht in üblicher Weise aus dielektrischen Elementen 5, die auf eine leitende Elektrode 6 aufgebracht sind. Es handelt sich beispielsweise um Punkte oder Streifen aus isolierendem Siliciumoxid,

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die auf einem leitenden Siliciumsubstrat gebildet sind. Bs ist außerdem die Elektrode dargestellt, die die von der Speicherplatte nicht aufgefangenen oder von dieser emittierten Elektronen sammelt und häufig als Feldgitter 7 bezeichnet wird. Außerdem sind symbolisch die Ablenkeinrichtungen 8 für den von dem Strahlerzeuger ausgesandten Elektronenstrahl F dargestellt.

Wie oben bereits kurz dargelegt, betrifft das erfindungsgemäße Verfahren zur Benutzung einer solchen Röhre einen Einschreibbetrieb mit langsamen Elektronen.

Zur Vereinfachung der Beschreibung wird das Beispiel einer • Röhre gewählt,, die beim Einschreiben und beim Auslesen in der beim Fernsehen üblichen Weise abgetastet wird. Es ist jedoch klar, daß das erfindungsgemäße Verfahren sich auch auf andere Arten der Abtastung bezieht und daß es nicht erforderlich ist, daß die Einschreibabtastung und die Leseabtastung vom selben Typ sind.

Das Eingangssignal S , das die aufzuzeichnenden informationen

ta

enthält, wird, wie erwähnt, zwischen der Katode und der Speicherplatte angelegt. Es moduliert hier das Katodenpotential,

Das Einschreiben erfolgt, indem die Speicherplatte 6 auf ein Gleichpotential umgeschaltet wird, das gegenüber dem Gleichpotential der Katode, welches hier die Masse ist,

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leicht positiv ist. Dieses Einschreibpotential sei VC Solange das Signal S die Speicherplatte-Katode-Potentialdifferenz moduliert, wird der Strahl F in Synchronismus mit dem Eingangsvideosignal in einer Zeile der Speicherplatte abgelenkt und er bringt Elektronen auf das Dielektrikum auf, wobei der Sekundäremissionskoeffizient δ für das gewählte Potential VC. kleiner als 1 ist.

In diesem Fall tritt dann, wenn nicht das Verfahren nach der Erfindung benutzt wird, die oben erwähnte Integrationserscheinung auf, die anhand der Fig# 2 und 3 erläutert werden kann.

Die Kurve von Fig. 2 zeigt den Strom I, der das Dielektrikum auflädt, wenn ein Einschreiben durch Aufbringen von negativen Ladungen erfolgt, in Abhängigkeit von dem Potential ν an der freien Oberfläche des Dielektrikums.

Solange das Potential ν des Dielektrikums gegenüber dem' Potential der Katode positiv ist, selbstverständlich unter Berücksichtigung des Eingangssignals S , ist der Ladestrom konstant, wobei es

sich um den Gesamtstrahlstrom I handelt.

Wenn das Potential ν verschwindet und negativ wird, verschwindet dieser Strom nicht, und zwar aufgrund der Energieverteilung der Elektronen des Strahls, die man als eine Boltzmann-Verteilung auffassen kann. Der Strom, der effektiv durch das Dielektrikum aufgenommen wird, hat die Form

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τ τ ~ ^v/ ^v

I = Ie ο

wobei e . Y_Q die wahrscheinlichste Energie für ein Elektron darstellt. Man beobachtet eine Abnahme des Ladestroms, wie in dem linken Teil von Fig. 2 angegeben.

Die Kurve von Fig. 3 zeigt den Aufbau des Potentials ν an der freien Oberfläche des Dielektrikums im Verlauf der Zeit.

Solange dieses Potential ν positiv ist, ist der Ladestrom I konstant und das Potential ν nimmt linear mit der Zeit ab, bis es Null wird. Wenn C die Kapazität des betreffenden Elements der Speicherplatte darstellt, gilt:

ο
ν = - Tr t + Cte

Wenn dagegen das Potential ν verschwindet und negativ wird, ist der Ladestrom nicht mehr konstant und es gilt:

dv 1 v/v

-—= --— I e ο
dt Co

Die Integration dieser Differentialgleichung ergibt, wenn als Anfangsbedingung ν = 0 bei t = 0 angenommen wird:

v= -v_o - Log [i ₊₅L_ ti (1)

^L oJ

Diese Gleichung zeigt, daß das Potential ν des Isolierstoffes in logarithmischer Form in negativen Werten mit der Zeit ansteigt und daß das Gleichgewichtspotential niemals erreicht wird, was es verbietet, diese Art des Einschreibens in den

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Fällen zu benutzen, in welchen sich die Abtastgeschwindigkeiten bei der Aufzeichnung in einem großen Bereich ändern können.

Das Verfahren nach der Erfindung gestattet, diesen Nachteil zu beseitigen, indem das Gleichgewicht in einer endlichen Zeit θ erreicht wird, die gewählt werden kann.

Dieses Verfahren besteht darin, jeder Einschreibabtastung, die in einem gegebenen Punkt des Dielektrikums eine Menge -Q. an negativen Ladungen, die von der einzuschreibenden Information abhängig ist, aufgebracht hat, eine Abtastung mit schnellen Elektronen folgen zu lassen, die von diesem Punkt des Dielektrikums eine Menge -Q an negativen Ladungen entfernt, d.h. ihm eine Menge +Q an positiven Ladungen zuführt, wobei gilt

Qj < Q.I. Diese Zufuhr einer Menge +Q an positiven Ladungen erfolgt nach jeder Einschreibabtastung in jedem eingeschriebenen Punkt und die Ladungsmenge -IQ, die zugeführt wird, ist für alle Einschreibpunkte konstant. Es wird auf diese Weise nach einer Zeit©, die von der Wahl der Ladungsmenge Q abhängig ist, ein Gleichgewicht erreicht.

Der Ladestrom I des Dielektrikums hat nämlich, wenn das Potential ν negativ ist, die Form I =
die Gleichung (1) berücksichtigt, gilt:

v/v Potential ν negativ ist, die Form I = Ie ο und, wenn man

Cv

(2)

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Die Gleichung (2) zeigt, daß der Ladestrom hyperbolisch mit der Zeit abnimmt.

Zur Zeit G ₃ nachdem das Potential ν des Dielektrikums im 1

Verlauf einer Einschreibung Null geworden ist, gilt für die Menge an negativen Ladungen, die pro Zeiteinheit aufgebracht worden sind:

Führt man dann gemäß dem Verfahren nach ä&r Erfindung _t das im wesentlichen darin besteht, die so beschriebenen Zonen mit schnellen Elektronen abzutasten, eine Menge -fq an positiven Ladungen pro Zeiteinheit zu, so gilt für die Bilanz der pro Zeiteinheit zugeführten Ladungen:

- q + q = O

Die Speicherplatte empfängt somit keine Ladungen mehr und das Potential ihres Dielektrikums ist fest. Man hat einen Gleichgewichtsbetrieb erreicht. Das Einschreiben kann somit so langsam und so oft, wie erwünscht, erfolgen, ohne daß es zu einer Integrationserscheinung kommt.

Es ist klar, daß das so erreichte Gleichgewichtspotential von der Wahl der Menge +q an Ladungen abhängen wird, die pro Zeiteinheit aufgebracht werden. Die so aufgebrachten positiven

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- «Η¹ -

Ladungen werden als "Wiederherstellungs- oder Haltungsladung" bezeichnet. Diese Wahl wird in Abhängigkeit von der Zeit θ getroffen, über die zum Erzielen des Gleichgewichts verfügt werden kann.

Bei der Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung, die hier gegeben worden ist, wurde- nicht die Art der Abtastung berücksichtigt, die benutzt wurde, um die negativen Ladungen in der eigentlichen Einschreibphase aufzubringen, d.h. die Ladung - Q., dann die Wiederherstellungsladungen. In allgemeiner Form kann die Steigung der in dem Unken Teil von Fig. 2 dargestellten Geraden als ausreichend groß betrachtet werden, damit, und zwar praktisch ungeachtet der Abtastgeschwindigkeit, bei der Einschreibung ein einzelner Durchgang des Einschreibstrahls das Potential ν des Isolierstoffes unter Null bringt. Dann greift das Verfahren nach der Erfindung in einem Teil der Kurve (rechter Teil) ein, wo sich das Potential viel langsamer ändert.

Wenn man dann ständig eine Ladungsmenge +q pro Zeiteinheit zuführt und wenn man annimmt, daß gleichzeitig das Einschreiben fortgesetzt wird, ergibt sich ein weiter oben definierter Zeitpunkt θ , in welchem die Zufuhr von negativen Ladungen aufgrund des Einschreibens (rechter Teil von Fig. 3) gleich der Zufuhr an Wiederherstellungsladungen +q ist. Es herrscht dann Gleichgewicht, wenn man gleichzeitig die beiden Zufuhren fortsetzt .

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Tatsächlich sind die Erscheinungen nicht kontinuierlich; sie hängen von den Abtastfolgen ab. Wenn die Abtastungen (zum Einschreiben und zum Wiederherstellen) langsam sind und sich nicht wiederholen, erfolgen die Ladungszufuhren insgesamt im Verlauf jeder Folge: Einschreibung,, dann Wiederherstellung. In diesem Fall wird die Zeit θ (ausgehend von ν = O) zum Erreichen des Gleichgewichts gleich der Zeit & . Wenn die Abtastungen schnell und wiederholt erfolgen, erfolgen die Zufuhren mehrmals.

Zusammengefaßt und unter erneuter Betrachtung von Fig. 1 besteht das Verfahren nach der Erfindung aus den beiden folgenden Schritten:

Erstens, einschreiben in eine vorbestimmte Zone der Speicherplatte durch Anlegen der Spannung S beispielsweise an die

Katode und durch Umschalten des Umschalters C in die Einschreibstellung C. unter gleichzeitiger Steuerung der Ablenkeinrichtungen des Einschreibstrahls F; es wird dann auf die verschiedenen dielektrischen Elemente der Zone eine Menge Q. an negativen Ladungen aufgebracht, die von der einzuschreibenden Information und von der Zeit t. abhängig ist, während der jedes der Elemente effektiv den Einschreibstrahl empfangen hat;

zweitens, umschalten des Speicherplattenpotentials auf den Wert VC , der es gestattet, schnelle Elektronen zu erhalten, wobei

es sich um die Stellung C des Umschalters handelt, und erneutes Abtasten der vorbestimmten Zone der Speicherplatte durch

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den Strahl von schnellen Elektronen, um jedem Punkt des Dielektrikums der Zone eine Menge + Q = q χ t an positiven Wiederherstellungsladungen zuzuführen, wobei q die Menge an positiven Ladungen ist, die pro Zeiteinheit zugeführt werden, und wobei t die Zeit ist, während der jedes dielektrische Element den Wiederhersteilungsstrahl empfängt.

Wie bereits gesagt, hängt die Zeit, die die Speicherplatte benötigt, um ihr Gleichgewichtspotentiai zu erreichen, von der Menge +q an Wiederherstellungsladungen ab, die sie pro Zeiteinheit und pro Flächeneinheit empfängt. Die Regulierung dieser Menge erfolgt durch Regulieren der Intensität des Strahlstroms mit Hilfe des Potentials V der Wehnelt-Elektrode, wobei der

w *

Umschalter C in der Stellung C . ist, die einem Potential w w1

entspricht, das einstellbar und ausreichend negativ ist, damit die Wiederherstellungsladungen nicht zu groß sind; sie wurden in diesem Fall die Gefahr einer Löschung des Bildes mit sich bringen.

Eine wichtige praktische Anwendung ist, wie bereits erwähnt, der Fall einer wiederholten Abtastung und beispielsweise einer Abtastung, wie sie beim Fernsehen verwandt wird. In diesem Fall nimmt bei jeder Abtastung die Ladung und somit das Potential ν des Dielektrikums in negativen Wert zu, wodurch das Gleichgewicht verhindert wird, wenn nicht das Verfahren nach der Erfindung benutzt wird.

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Eine gequeme Maßnahme zur praktischen Durchführung der "Wiederherstellung" besteht darin, mit langsamen Elektronen während der Hinläufe des Strahls längs einer Zeile einzuschreiben und den Umschalter C in die Stellung C während

der Rückläufe d&r Abtastung umzuschalten, so daß für den Strahl dann die Bedingungen δ > 1 gelten und der Strahl Wiederherstellungsladungen aufbringt.

Bei jedem Abtastungshinlauf wird eine Menge -Q. an negativen Ladungen und bei jedem Rücklauf eine Menge +Q an positiven Ladungen aufgebracht, mit Q < Q. im Absolutwert. Die negative Ladung -Q., die von der einzuschreibenden Information abhängig ist, nimmt bei jeder Abtastung im Absolutwert ab. Das Gleichgewicht ist nach der Abtastung erreicht, für die im Absolutwert gilt: Q. = Q. Jeder Abtastungshinlauf führt dann eine Menge -Q an negativen Ladungen zu, die sofort durch den Abtastungsrücklauf kompensiert wird, der die Wiederherstellungsladungen +Q zuführt.

Man kann darüberhinaus die Wiederherstellung statt während der Zeilenrückläufe während der Teilbildrückläufe ausführen, die dann ausreichend lang sein müssen, damit der Strahl alle Zeilen abtastet. Die Wiederherstellung kann außerdem vorgenommen werden, indem bei jedem zweiten Teilbild auf Einschreibung und bei dem anderen auf Wiederherstellung umgeschaltet wird. Wenn die Abtastung nicht eine Abtastung der beim Fernsehen verwendeten Art ist, genügt es, daß der Wiederherstellungsstrahl auf

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der Speicherplatte diejenige Zone abtastet, die der Einschreibstrahl abgetastet hat, wobei es entweder der Rücklauf des Strahls ist, der zur Wiederherstellung dient, oder der Strahl dieselbe Spur zweimal abtastet: einmal bei der Einschreibung, einmal bei der Wiederherstellung.

Wenn das Einschreiben in der vorstehend beschriebenen Weise ausgeführt worden ist, erfolgen das Auslesen und das Löschen der gespeicherten elektrischen Bilder in völlig herkömmlicher Weise: Die Auslesung erfolgt, indem die Speicherplatte durch einen Lesestrahl von langsamen Elektronen abgetastet wird, die durch die dielektrischen Elemente je nach der elektrischen Ladung, die darin gespeichert worden ist, mehr oder weniger stark abgestoßen werden. Die abgestoßenen-Elektronen werden von dem Feldgitter 7 aufgefangen. Die durch die Elektrode 6 aufgefangenen Elektronen bilden einen Strom, der das Ausgangsvideosignal S darstellt.

Das Löschen erfolgt, indem die Speicherplatte auf das oben definierte Potential VC gebracht wird und indem sie mit schnellen

Elektronen abgetastet wird. Das Wehnelt-Potential V wird dann ^a w

auf einen Wert umgeschaltet ("Stellung C des Umschalters C ),

^v w2 w'

der weniger negativ ist als diejenigen, die das Ausführen der Wiederherstellung gestatten. Es handelt sich hier nämlich um das Zuführen von wenigstens ebenso vielen positiven Ladungen, wie die Einschreibung an negativen Ladungen zugeführt hatte.

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Die Gesamtheit der dielektrischen Elemente nimmt als Gleichgewichtspotential das Potential VC der Speicherplatte aufgrund des •Koplanareff-ekts dieser' Speicherplatten an (hinsichtlich Einzelheiten dieser Erscheinungen, die nicht direkt die Erfindung betreffen, wird auf den oben genannten Aufsatz verwiesen).

Die Erfindung ist vor allem im Rahmen von Aufzeichnungsspeicherröhren mit einem Strahlerzeuger beschrieben worden. Sie ist ebenso gut bei Röhren mit zwei Strahlerzeugern anwendbar, wie beispielsweise die Röhre, die in Fig. 4 sehr schematisch dargestellt und in dem vorgenannten Aufsatz beschrieben ist. In einer solchen Röhre ist die Speicherplatte etne dünne Speicherplatte 40 mit periodischer Leiter-Dielektrikum-Struktur, auf die Ladungen in der gleichen Weise auf die eine oder auf die andere Seite aufgebracht werden können. Ein Feldgitter 41 und 42 ist auf jeder Seite dieser Speicherplatte angeordnet. Einer der beiden Strahlerzeuger, beispielsweise der Strahlerzeuger 43, ist ein Schreibstrahlerzeuger, während der andere Strahlerzeuger 44 der Lesestrahlerzeuger ist. Obwohl in diesem Fall vorzugsweise der Schreibstrahlerzeuger so benutzt wird, wie er beschrieben worden ist, um die Wiederherstellung vorzunehmen, ist es außerdem möglich, den Lesestrahlerzeuger zu diesem Zweck zu benutzen, da die Ladungen in gleicher Weise durch den einen oder den anderen der beiden Strahlerzeuger aufgebracht werden können.

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Die Erfindung ist, wie bereits erwähnt, ohne Probleme bei den Bildhaltungsröhren anwendbar. Eine Beschreibung dieser Röhren, bei welchen es sich um völlig herkömmliche Röhren handelt, ist hier nicht erforderlich. Damit die Erfindung bei ihnen anwendbar ist, genügt es, das Einschreiben mit Hilfe eines Strahls von langsamen Elektronen auszuführen. An jede eigentliche Einschreibphase schließt sich eine Wiederherstellungsphase an, wie für die Aufzeichnungsspeicherröhren beschrieben«

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Claims (8)

1. 2850567

   Patentansprüche:

   ΐ. J Verfahren zur Benutzung; einer Speicherröhre mit ntchtzerstorender Auslesung;, die zur Aufzeichnung von ihr in Form eines elektrischen Signals zugeführten Informationen bestimmt ist und in einer Vakuumhülle wenigstens einen Elektronenstrahlerzeuger, der in der Lage ist, einen feinen Elektronenstrahl zu einer Speicherplatte zu schicken, welche dielektrische Elemente auf einer leitenden Elektrode aufweist, und Einrichtungen zur Ablenkung des Strahls enthält, die den Strahl veranlassen, die Speicherplatte abzutasten, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speicherung eines den Infoi— mationen entsprechenden elektrischen Bildes auf dem Dielektrikum folgende Schritte ausgeführt werden:

   ΐ) Anlegen des die einzuschreibenden Informationen enthaltenden elektrischen Signals an die Katode des Elektronenstrahlerzeugers und die Speicherplatte, um die Speicherplatte-Katode-Potentialdifferenz zu modulieren;
2. 2) Steuern der Ablenkeinrichtungen des Strahls derart, daß er auf der Speicherplatte gemäß einer vorbestimmten Abtastart abgelenkt wi rd;
3. 3) Vorspannen der Speicherplatte auf ein Gleichpotential, das gegenüber dem Potential der Katode leicht positiv ist, so daß der Strahl ein Strahl von langsamen Elektronen ist und die Informationen durch Aufbringen von negativen Ladungen auf die gemäß dem Schritt 2) abgetasteten Zonen einschreibt; und

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4. 4) Umschalten: des Potentials der Speicherplatte auf einen gegenüber der- Katode ausreichend positiven Gieichspahnungswert, jedesmal dann,, wenn eine vorbestimmte Zone d&r Speicherplatte, die von- einer Zeile bis zur gesamten Speicherplatte gehen kann, auf diese Weise beschrieben worden ist, damit ti&r Strahl ein Strahl von schnellen Elektronen ist, der in der Lage ist, von dem Dielektrikum, auf das er äuftrifft, negative Ladungen zu entfernen, und gleichzeitiges Steuern der Ablenkeinrichtungen des Strahls derart,, daß. er auf der Speicherplatte die vorbestimmte Zone abtastetwobei die Menge Q von auf diese Weise von dem Dielektrikum nach jeder Einschreibung entfernten negativen Ladungen durch die Wahl des Strahlstroms des Strahls von schnellen Elektronen so reguliert wird, daß das Insgleichgewichtb ring en des Potentials des Dielektrikums in einer vorbestimmten Zeit erfolgt.

   2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestirnmte Zone d&r Speicherplatte eine Zeile ist und daß die Zufuhr der negativen Ladungen C-Q..) durch den Strahl von langsamen Elektronen während d&r Hinläufe des Strahls längs dieser Zeile erfolgt, wohingegen das Entfernen d&ir negativen Ladungen (-Q) durch den Strahl von schnellen Elektronen während der Rückläufe des Strahls erfolgt.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung eine Abtastung der beim Fernsehen angewandten Art ist.

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   4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung eine Abtastung der beim Fernsehen angewandten Art ist und daß die Zuführ der negativen Ladungen (-Q.) während der Hinläufe der Zeilenabtastung erfolgt, während das Entfernen der negativen Ladungen (-Q) während der Rückläufe der Teilbildabtastung erfolgt, wobei die Zeit der Rückläufe ausreichend groß ist, damit der Strahl alle Zeilen abtastet.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung eine Abtastung der beim Fernsehen angewandten Art ist und daß die Zufuhr der negativen Ladungen (-Q.) während einer Teilbildabtastung erfolgt, während das Entfernen der negativen Ladungen (-Q) während der folgenden Teilbildabtastung erfolgt.
6. 6. Sichtanzeigesystem, bei welchem eine Speicherröhre mit nichtzerstörender Auslesung benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 benutzt wird.
7. 7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre eine Aufzeichnungsspeicherröhre mit einem Strahlerzeuger ist.
8. 8. System nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre eine Aufzeichnungsspeicherröhre mit zwei Strahlerzeugern ist.

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   2650587

   9, System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre eine Bildhaltungsröhre ist.

   709819/0788