DE758468C - Speichernde Bildsenderoehre, deren Mosaikelektrode mit langsamen Elektronen abgetastet wird - Google Patents

Description

Die bekannten Bildsenderöhren mit einem Abtastkathodensitrahl großer Geschwindigkeit, der an der Mosaikelektrode mehr als ein Sekundärelektron je Primärelektron auslöst,-haben folgende Nachteile:

Die an der Mosaikelektrode ausgelösten Sekundärelektronen bilden vor dem Mosaik eine Raumladewolke, aus der ein wesentlicher Teil der Elektronen auf das Mosaik zurückfällt und das Bildsignal verkleinert. Dieses Zitriickfallen geschieht nun nicht

gleichmäßig über, die ganze Mosaikelektrodenoberfläche und bedingt dadurch das bekannte Störsignal, das sich im Empfänger als Bildlsehatten bemerkbar macht. Ferner hat das Auftreten eines Sekundäremissiomsfakt'ors größer als 1 noch, den Nachteil, daß von dem abtastenden Kathodenstrahl die unbelichteten Mosaikelemente in die Nähe des Anodenpotentials gebracht werden und daß für die an den Elementen bei Belichtung ausgelösten Photoelektronen nur eine sehr geringe Saug-

spannung zur Verfügung steht, wodurch nur ein sehr kleines Bildsignal zustande kommt. Diese Nachteile lassen sich grundsätzlich bei Verwendung eines Abtaststrahles aus langsamen Elektronen, das sind Elektronen, deren Geschwindigkeit so bemessen ist, daß der Sekundäremissionsfaktor an der Mosaikelektrode kleiner als ι wird, beheben. Infolgedessen lädt der die unbelichteten Mosaikelemente abtastende Kathodenstrahl dieselben etwa auf Kathodenpotential auf, so daß dann bei Belichtung eine hohe Saugspannung für die Photoelektronen zur Verfügung steht, was ein hohes Bildsignal und eine bessere Proportkmalität zwischen Lichtstrom und Aufladung der Elemente zur Folge hat.

Langsame Elektronen sind bekanntlich durch Streufelder außerordentlich leicht beeinflußbar und außerdem wegen der gegenseitigen Elektronenabstoßung, die sich bei der geringen Geschwindigkeit besonders stark bemerkbar macht, schwer zu einem kleinen Punkt zu konzentrieren. Ein bekanntes Betriebsverfahren speichernder Bildsenderöhren geht daher dahin, einen Abtaststrahl hoher Geschwindigkeit zu verwenden und diesen kurz vor dem Auftreffen einer davor angeordneten Bremselektrode so zu beeinflussen, daß die Strahlgeschwindigkeit etwa auf den Wert Null abgebremst wird. Auf diese Weise wird zwar ein auf seinem großen Wege durch Störfelder relativ schwer beeinflußbarer Strahl geschaffen, jedoch tritt durch die Abbremsung des Strahles eine starke Defokussierung auf, wodurch dieses Verfahren für die heute übliche Bildauflösung ungeeignet erscheint. Es sind ferner speichernde Bildisenderöhren bekannt, deren Mosaikelektrode mit langsamen Elektronen abgetastet wird und die ein den Raum zwischen Strahlerzeuger und Mosaikelektrode durchsetzendes homogenes Längsmagnetfeld aufweisen. Die Strahlablenkung erfolgt dabei in beiden Koordinaten magnetisch. Bei diesen Bildsenderöhren kehren sowohl die vom Mosaik zurückkehrenden Elektronen als auch die am Mosaik ausgelösten Photoelektronen in die Anodenöffnung zurück und treffen dort wie bei den bekannten Sondenabtastern eine Sonde, von der das Bildsignal abgenommen wird. Auch hierbei werden zunächst die von der Glühkathode ausgehenden Strahlelektronen auf eine Geschwindigkeit von 1000 V beschleunigt und darin erst auf dem Weg- zwischen der Anodenöffnung und dem Mosaik durch eine negative Vorspannung der Signalplatte auf eine geringe Geschwindigkeit abgebremst. Trotz der bündelnden Eigenschaft des Magnetfeldes tritt eine starke Defokussierung auf, da die Elektronengeschwindigkeit, die -zunächst 1000 V betrug, um etwa 950 V, also auf 50 V abgebremst werden muß, um am Mosaik einen Sekundäremistsionsfaktor kleiner als 1 zu erhalten.

Erfindungsgemäß wird dagegen bei einer speichernden Bildsenderöhre, deren Mosaikelektrode mit langsamen Elektronen abgetastet wird und die ein den Raum zwischen Strahlerzeuger und Mosaikelektrode durchsetzendes J homogenes Längsmagnetfeld aufweist, ein Eintreten der von der Mosaikelektrode zurückkehrenden Elektronen in die: öffnung der letzten Anode des Strahlerzeugers durch eine wenigstens in einer Richtung statisch erfolgende Ablenkung verhindert.

Es hat sich nämlich herausgestellt, daß bei rein magnetischer Strahlablenkung Stör,-signale entstehen, welche davon herrühren, daß nicht alle von der Mosaikelektrode zurückkehrenden Elektronen die letzte Anode erreichen, sondern teilweise durch die Anodenöffnung in Richtung auf die Strahlerzeugungskathode weiterfliegen, in deren Nähe umkehren und nun wieder durch das Anodenfeld in Richtung auf die Mosaikelektrode l>eschleunigt werden. Durch Verwendung wenigstens eines statischen Ablenkfeldes wird dieser Nachteil behoben-, weil hierdurch die vom Mosaik rückkehrenden Elektronen in entgegengesetzter Richtung abgelenkt werden wie die zur Mosaikelektrode hinfliegenden. Während also beim magnetischen Ablenkfeld der Weg der zur Mosaikelektrode hinfliegenden und von dieser zurückkommenden Elektronen der gleiche ist, tritt bei einem statisehen Ablenkfeld eine Wegteilung ein, so daß also ein Durchtritt der zurückkehrenden Elektronen durch die Anodenöffnung des Strahlerzeugers nicht möglich ist. Da die zurückkehrenden Elektronen zahlenmäßig den zur Abtastung benutzten entsprechen und um die zur Neutralisierung der Ladungen'notwendigen Elektronen vermindert sind, stellen diese somit ein direktes Maß der Bildpunkthelligkeit dar. Es ist daher selbstverständlich ohne weiteres möglich, die zurückkehrenden Elektronen stufenweise durch Sekundäremission zu verstärken und an der letzten Elektrode dieses Vervielfachers das Bildsignal abzunehmen.

Eine Ausführungsform der Erfindung sei nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Bei der im Längsschnitt (Abb. 1) und im Querschnitt (Abb. 2) dargestellten Bildsenderöhre ist in dem Vakuumgefäß 1 an einem Ende die Λ-Iosaikelektrode 2 angeordnet. Ihr gegenüber befindet sich das Abtaststrahlerzeugungssystem, bestehend aus der Kathode 3, der Steuerelektrode 4 und den Anoden 5 und 6. Die Mosaike.lektrode ist auf ihrer dem Strahlerzeuger zugekehrten Seite mit einer Vielzahl gegeneinander isolierter Photo-

elemente ίο bedeckt, diesichauf einer Isolierplatte 8, z. B. aus Glimmer, befinden. Der Bildwurf erfolgt von der den Mosaikelementen entgegengesetzten Seite durch eine auf dem Dielektrikum angeordnete Signalplatte 9. Die Spannungen sämtlicher Elektroden sind so gewählt, daß die Elektronen des Abtaststrahles die Mosaikelemente mit extrem kleiner Geschwindigkeit (nahezu Null) treffen.

Wird die unbelichtete Mosaikelektrode vom Abtaststrahl abgetastet, so erhalten sämtliche Elemente eine gegenüber Kathode negative Ladung, bei deren Erreichen eine Umkehr der Abtastelektronen stattfindet. Erfolgt nun- der Bildwurf, so nehmen die belichteten Elemente mehr oder weniger positive Ladungen an,, die durch den Abtaststrahl wieder auf den ursprünglichen- Wert zurückgeführt werden. Die hierbei nicht verbrauchten Elektronen des Abtaststrahles kehren um und gelangen zur Absaugelektrode. 16, die scheibenförmig ausgebildet sein kann und deren Öffnung etwas größer ist als. diejenige der letzten Anode 6 des Strahlerzeugers.

Der ganze .Raum zwischen Strahlerzeuger und Mosaikeletrode ist von einem homogenen Längsmagnetfeld durchsetzt, welches durch die Spule 13 erzeugt wird. Die Strahlablenkung erfolgt durch das Zusammenwirken dieses magnetischen Feldes mit einem elektrostatischen sowie. einem elektromagnetischen Ablenkfeld. .Die Ablenkplatten sind mit 14 und die Ablenkspulen mit 15 bezeichnet. Das elektrostatische, und das elektromagnetische Ablenkfeld. sind vorzugsweise hintereinander angeordnet.

Die Ablenkrichtung des statischen Ablenkfeldes würde an sich in der Zeichenebene¹ der Abb. ι liegen, jedoch durch das Zusammenwirken dieses Feldes mit dem Feld der Spule 13 liegt die Ablenkung senkrecht zur Zeichenebene. Ohne Benutzung eines homogenen magnetischen. Feldes werden die Elektronen um einen bestimmten Winkel . aus ihrer ursprünglichen Flugrichtung abgelenkt und verlaufen weiter in dieser abgelenkten Richtung, auch nachdem sie das elektrostatische Feld verlassen haben. Bei der erfindüngsgemäßen Bildsenderöhre dagegen, bei welcher eine Superposition des Feldes der Spule 13 und deis Feldes der Ablenkplatten 14 stattfindet, werden die Elektronen zuerst aus ihrer normalen in der Achsenrichtung liegenden Bewegungsrichtung durch das elektrostatische Feld abgelenkt, worauf sie. nach dem Verlassen dieses Feldes parallel zur Achsenrichtung der Röhre, d. h. parallel zu ihrer früheren Flugrichtung, weiter verlaufen, und zwar infolge des Einflusses der Spule 13. Danach werden die Elektronen senkrecht zur Richtung dieser ersten Ablenkung durch das Feld, der Ablenkspulen 15 abgelenkt, während sie sich gleichzeitig noch in dem homogenen Feld der Spule 13 befinden. Die Elektronen, welche die Mosaikelektrode nicht erreichen, kehren ungefähr auf ihrem vorher durchlaufenden Weg zurück, und zwar etwa so weit, bis sie in das Feld der Ablenkplatten 14 eintreten:, worauf sie von diesem Weg um eineti .Winkel abweichen, der gleich dem ersten Ablenkwinkel ist. Also verlaufen diese zurückkehrenden Elektronen längs verschiedener Bahnen und folgen nicht mehr ihrem ursprünglichen Weg, d. h. erreichen nicht mehr die Anodenöffnung des Abtaststrahlerzeugungssystems, sondern treffen auf die Absaugelektrode 16 auf. Diese muß zwischen der letzten Anode 6 und den Ablenkplatten 14 liegen, so daß sie außerhalb des Weges der Elektronen zwischen dem Abtaststrahlerzeugungssystem und der Mosaikelektrode liegt, jedoch innerhalb des Weges der von der Mosaikelektrode zurückkehrenden Elektronen. Von dieser Elektrode können an Stelle von der Signalplatte 9 gegebenenfalls auch die Bildsignale abgegriffen werden.

Bei der Ausführung gemäß Abb. 1 wird derjenige Teil der Elektronen, auf welche das elektrostatische Feld der Ablenkplatten 14 keinen Einfluß ausübt, zur Kaithode zurückkehren und wirkt sich als sehr schwaches Störsignal aus. Dieses Störsignal ist auf eine einzige. Zeile beschränkt, welche in einer Ebene parallel zu den beiden Ablenkplattenflächen, und zwar in der Mitte zwischen ihnen liegt. Dieses Störsignal kann bei der Ausführungsform nach Abb. 3 auf eine Bildelementfläche reduziert werden.

Bei der erfindungsgemäßen Bildsenderöhre läßt sich besonders leicht eine anschließende Sekundärelektronenverstärkung des Bildsignals durchführen. Auch dies soll an Hand eines Beispiels im Zusammenhang mit der Abb. 3 gezeigt werden. Diese Ausführungsform unterscheidet sich zunächst dadurch von der Ausführungsform gemäß Abb. 1, daß die Strahlablenkung in beiden Richtungen statisch erfolgt.. Die Ablenkplatten 17 sind an der gleichen Stelle wie die Platten 14 angeordnet. Eine elektrostatische Ablenkeinrichtung, bei welcher die Platten aus Widerstandsmaterial bestehen, die an den Längskanten miteinander verbunden sind, ist besonders geeignet.

Bei jeder der in den Abbildungen gezeigten Ausführungsformen muß der Abstand zwischen den Ablenkplatten, also den Platten 14 in Abb. ibzw. den Platten 14 und 17 in Abb. 3, mindestens so* groß sein, wie die betreffende Abmessung der abzutastenden Fläche auf der Mosaikelektrode. Es ist sogar zweckmäßig, den Plattenabstand größer als die Moisaikelektrode zu machen. Das ergibt sich daraus, daß die Elektronen nach dem Ver-

lassen des Ablenkfeldes parallel zur Röhrenachse weiterverlaufen und also bereits ihre maximale Ablenkung erreicht haben.

Bei der Ausführungsform gemäß Abs, 3 werden die von der Mosaikelektrode kommenden Elektronen durch Sekundäremission vervielfacht. Auf dem Weg der zurückkehrenden Elektronen, und zwar vorzugsweise zwischen den Ablenkplatten 14, 17 und dem Abtast-Strahlerzeugungssystem, liegt eine Reihe von netzartigen Anoden, die mit Mittelöffnungen ausgerüstet sind, deren Durchmesser gleich oder etwas größer als der Durchmesser des das Abtaststrahlerzeugungssytem verlassenden Elektronen Strahles ist. Die netzartigen Elektroden sind mit 18 bis 21 bezeichnet und liegen auf zunehmenden Potentialen. Von der Sammelelektrode oder Anode 21 wird das Bildsignal abgenommen. Diese liegt auf positivem Potential gegenüber der Anode 6. Die netzförmige Anode 21 kann auch aus einer in der Mitte durchbohrten Scheibe bestehen. Die Anoden 18, 19 und 20 sind vorzugsweise aus einem Material mit hohem Sekundäres emisssionskoeffizienten hergestellt.

Bei der Einrichtung nach Abb. 1 und 2 ist gezeigt worden, daß ein schwaches Störsignal noch entstehen kann, aber daß dieses Störsignal auf einen sehr schmalen Streifen beschränkt ist, der maximal die Breite der Anodenöffnung haben kann. Bei der Anordnung nach Abb. 3, bei der zwei Paare von Ablenkplatten benutzt werden und diese Platten in einem homogenen magnetischen Feld liegen, ist das Störsignal auf eine sehr kleine Fläche von der Größe der Anodenöffnung beschränkt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Elektronen, welche von der Mosaikelektrode zurückkehren, nur dann in der Achse der Röhre verlaufen, wenn beide Ablenkfelder Null sind; dies ist bekanntlich nur einmal während jeder Bildperiode der Fall. In jedem anderen Zeitpunkt während der ganzen Bildperiode wird der abtastende Kathodenstrahl durch ein Ablenkplattenfeld abgebogen und erreicht die Absaugelektrode 16 in Abb. 1 oder nach Sekundäremissionsvervielfachung die Absaugelektrode 21 in Abb. 3.

Es ist in hohem Grade wünschenswert, daß die Elektronen, welche von der Mosaikelektrode zurückkehren, auf die Sammelelektrode auftreffen und nicht auf die eine oder andere Elektrode des Kathodenstrahlerzeugers. Wenn nämlich das Signal durch das Auf treffen der zurückkehrenden Elektronen auf eine Elektrode des Kathodenstrahlerzeugers gewonnen wird, hängt der Signalstrom auch von der Stromaufnahme dieser Elektrode von der Glühkathode her ab und somit auch von den Unregelmäßigkeiten der Kathodenemiisision. Wenn man jedoch gemäß der Erfindung eine elektrostatische Ablenkung anwendet, kann man eine Elektrode, die nicht mehr zum KathodeniStrahlerzeuger gehört, als Auffangelektrode verwenden und vermeidet dadurch die an den Elektroden des Kathodenstrahlerzeugers auftretende erwähnte Störung·. Man erhält somit ein die Helligkeitsverteilung wiedergebendes Signal, welches frei von Störungen ist.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Speichernde Bildsenderöhre, deren Mosaikelektrode mit langsamen Elektronen abgetastet wird und die ein den Raum zwischen Strahlerzeuger und Mosaikelektrode durchsetzendes homogenes Längsmagnetfeld aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eintritt der von der Mosaikelektrode zurückkehrenden Elektronen in die Öffnung der letzten Anode des Strahlerzeugers durch eine wenigstens in einer Richtung statisch erfolgende Strahlablenkung verhindert wird.

2. Speichernde Bildsenderöhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrostatische Ablenkfeld in der Nähe des Kathodenstrahlerzeugers das magnetische Ablenkfeld zwischen dem elektrostatischen Ablenkfeld und der Mosaik- elektrode und eine Sammelelektrode zwischen Kathodenstrahlerzeuger und elektrostatischem Ablenkfeld angeordnet sind.

3. Speichernde Bildsenderöhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkung durch zwei vorzugsweise an der gleichen Stelle der Strahlbahn wirkende elektrostatische Felder erfolgt.

4. Speichernde Bildsenderöhre nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildsignal an der Sammelelektrode abgenommen wird.

5. Speichernde Bildsenderöhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Mosaikelektrode zurückkehrenden Elektronen in einen Sekundärelektronenvervielfacher gelangen.

6. Speichernde Bildsenderöhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der "o Vervielfacher zwischen den Ablenkorganen und dem Kathodenstrahlerzeuger angebracht ist.

7. Speichernde Bildsenderöhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vervielfächer aus einer Anzahl symmetrisch zum unabgelenkten Strahl angeordneten Netzen besteht, die ·. mit einer zentralen Öffnung zum Durchtritt des Abtaststrahles versehen sind.

8. Speichernde Bildsenderöhre nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Längsausdehnung der Ablenkfelder kleiner als der Abstand zwischen der letzten Elektrode des Strahlerzeugers und der Mosaikelektrode ist.

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstarads vom Stand der Technik sind im Erteilungs-

verfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

Britische Patentschriften Nr. 446 66i, 10

446664; französische Patentschriften Nr. 808 937,

720441, 816963; . USA.-Patentschrift Nr. 2 087 683.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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