DE910904C - Speichernde Bildzerlegerroehre - Google Patents

Description

l. S. 17S)

AUSGEGEBEN AM 6. MAI 1954

F4613 Villa/21a¹

(Ges. v. 15. 7. 51)

Bei den üblichen Bildzerlegerröhren mit einseitiger Mosaikelektrode werden die Mosaikelemente durch den Abtaststrahl auf ein Gleichgewichtspotential zurückgeführt, das mit dem Potential der Absaugelektrode für die ausgelösten Sekundärelektronen nahezu übereinstimmt. Es ist gelegentlich der Vorschlag gemacht worden, zur Erzielung größerer Absaugfeldstärken zwischen die Signalplatte und die Absaugelektrode eine Spannung anzulegen. Dieser Vorschlag beruht jedoch auf einem Irrtum, da zwischen diesen Elektroden zwar eine Spannungsdifferenz aufrechterhalten werden kann, die aber für die Mosaikelemente unwirksam ist, da das Gleichgewichtspotential der Elemente nach wie vor durch das Absaugpotential bedingt ist, ohne Rücksicht darauf, welches Potential die Signalplatte besitzt. Bei Anlegen einer hohen Spannung zwischen Signalplatte und Absaugelektrode ist zwar im ersten Augenblick auch zwischen den Elementen und der Absaugelektrode »° ein starkes Feld vorhanden. Nach einmaliger Überstreichung des Schirms durch den Strahl haben aber sämtliche Elemente praktiscridas Absaugelektrodenpotential angenommen, so daß die gesamte Spannungsdifferenz zwischen der Signalplatte und den Mosaikelementen liegt, der übrige Raum dagegen nahezu feldfrei wird. Dieser Zustand bringt für den Betrieb keine Vorteile, sondern höchstens die Gefahr von Überschlägen durch das Dielektrikum mit sich.

Da zwischen den Elementen und der Absaugelektrode ein nennenswertes Potential nicht aufrechterhalten werden kann, spielen die Potentialunterschiede der Elemente unter sich eine ver-

hältnismäßig große Rolle, so daß von den vom Strahl ausgelösten Sekundärelektronen ein erheblicher Teil auf die Mosaikelemente zurückfällt und zu dem bekannten Störimpuls Anlaß gibt. Es läßt S sich leicht übersehlagen, daß durch die Photoaufladung und durch die infolge der nacheinander stattfindenden Abtastung der Mosaikoberfiäche entstehenden Potentialunterschiede in der Ebene der Mosaikelektrode Feldstärken auftreten, die von ίο gleicher Größenordnung oder sogar erheblich größer sind als das Feld zur Absaugelektrode. Infolgedessen ist die Wahrscheinlichkeit, daß ein Elektron in der Umgebung des Ursprungsorts wieder auf die Mosaikfläche zurückfällt, sehr groß. Es ist bekannt, zwischen je zwei benachbarten Mosaikelementen eine Abschirmung vorzusehen, die den Übergang von Elektronen zwischen ihnen verhindern soll. Die bisherigen Anordnungen dieser Art bedingten aber beträchtliche Erschwerungen in der Herstellung der Mosaikelektrode oder beim Betrieb der Röhre. Ein bekanntes Verfahren dieser Art ist beispielsweise nur unter Verwendung eines Lichtbündels zur Abtastung durchführbar. Außerdem ist zu bedenken, daß eine weitgehende ^a5 gegenseitige Abschirmung der Elemente allein noch keine Gewähr dafür bietet, daß wirklich keine Elektronen zwischen verschiedenen Elementen übergehen. Es ist dann zwar ein unmittelbarer Übergang auf geradem Wege unmöglich, nicht dagegen das Zurückfallen auf einer gekrümmten Bahn. Durch die Erfindung wird eine Anordnung erhalten, die bei wesentlich einfacherem Aufbau einen Elektronenübergang zwischen den Elementen völlig unmöglich macht und bei der das normale Betriebsverfahren mit konstant bleibenden Spannungen unverändert beibehalten werden kann. Sie ermöglicht es nämlich, nicht nur die Mosaikelemente gegeneinander abzuschirmen, sondern im Raum vor der Mosaikelektrode ständig ein im Prinzip beliebig starkes Zugfeld aufrechtzuerhalten, das alle in diesen Raum eintretenden Elektronen sofort absaugt. Erfindungsgemäß wird die Signalplatte als durchbrochene, auf der vom Kathodenstrahl überstrichenen Seite frei liegende metallische Elektrode ausgebildet, während die Mosaikelemente in einer in Strahlrichtung hinter der Signalplatte liegenden Ebene angeordnet sind.

Fig. ι zeigt als Ausführungsbeispiel einen Teil der erfindungsgemäßen Mosaikelektrode im Schnitt. Eine Isolierplatte 1 ist mit z. B. zylindrischen Vertiefungen 2 versehen. Die zwischen diesen verbleibenden Stege 3 bilden eine zusammenhängende netzartige Oberfläche. Auf dieser zusammenhängenden Oberfläche ist eine als Signalplatte dienende metallische Schicht 4 angeordnet, während die Mosaikelemente 5 den ebenen Boden der Vertiefungen bedecken. Die Herstellung einer solchen Elektrode kann z. B. durch Aufdampfen von Metall in einem einzigen Arbeitsgang erfolgen, so daß sich das Metall sowohl auf dem Boden der Vertiefungen als auch auf der zusammenhängenden Oberfläche niederschlägt. Etwaige leitende Brücken an den Seitenwänden können durch nachträgliche Erwärmung beseitigt werden. Die Mosaikelemente müssen dann auf hohe Photoempfindlichkeit formiert werden.

Nimmt man Silber zur Aufdampfung der Metallschichten, so wird es sich bei der Formierung der Mosaikelemente unter Umständen nicht vermeiden lassen, daß auch die Signalelektrode eine hohe Lichtempfindlichkeit annimmt, was beim Betrieb der Röhre einen zusätzlichen Photostrom und einen erhöhten Schrotpegel bedingt. Um dies zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, zunächst ein schwer oxydierbares Metall, z.B. Nickel, Molybdän oder Platin, auf die Isolierplatte 1 aufzudampfen. Die Aufdampfung erfolgt dabei, ebenso wie im vorhin beschriebenen Fall, zweckmäßig von einer kleinflächigen oder punktförmigen Verdampfungsquelle aus. Anschließend wird eine zweite Aufdampfung vorgenommen, und zwar diesmal mit einem leicht oxydierbaren Metall, insbesondere Silber, wobei jedoch vor der Isolierplatte ein Netz oder eine andere Schablone angeordnet wird, bei der die Lage der Löcher mit derjenigen der Vertiefungen 2 überall übereinstimmt. Bei Anwendung einer kleinflächigen Verdampfungsquelle entstehen dann scharfe Schatten durch die Netzdrähte, so daß auf die Signalelektrode 4 kein Silber gelangt, sondern nur durch die öffnungen hindurch auf die Mosaikelemente 5. An Stelle eines Netzes kann auch eine z. B. mit einem Strahlgebläse durchlochte Glimmerfolie als Schablone bei der Verdampfung dienen. Beim Betrieb der Röhre wird zwischen die Signalplatte und die Absaugelektrode für die Sekundärelektronen, die in der üblichen Weise als Wandbelag ausgebildet und mit der Anode des Strahlerzeugungssystems leitend verbunden sein kann, eine Spannung angelegt, so daß die Absaugelektrode beispielsweise 50 Volt positiver als die Signalplatte ist. Die an den Mosaikelementen stattfindenden Vorgänge sollen im folgenden an Hand der Fig. 2 beschrieben werden, die die Potentialverteilung im Bereich eines einzelnen Elements wiedergibt. Im unbelichteten Zustand wird das Potential der Elemente zunächst mit dem der Signalplatte übereinstimmen, so daß das Zugfeld der Absaugelektrode in die öffnungen eingreift und bis vor die gesamte Oberfläche des Elements reicht. Es sind also die Absaugverhältnisse auch für die Photoelektronen günstiger als bei einer normalen Speicherröhre. Wirft man nun das Bild auf die Mosaikelektrode, so werden Photoelektronen ausgelöst, die zur Absaugelektrode übergehen, so daß das Element langsam positiver wird. Die Potentialverteilung ist dann etwa wie in Fig. 2 b, Da das Element gegen die Signalplatte positiv ist, greift eine im Raum zwischen Signalplatte und Absaugelektrode verlaufende Potentialfläche in die öffnung ein und setzt hier an der Ober- "° fläche des Mosaikelements an. Wird das Element stärker positiv, so wird sich der Zustand der Fig. 2 c einstellen, bei dem eine noch positivere Potentialfläche auf dem Element ansetzt, jedoch nur noch an einem in der Mitte des Elements gelegenen Punkt. Aus dieser Figur ist bereits eine

etwa in der Ebene der Signalplatte sich ausbildende Einschnürung der Potentialflächen zu ersehen. In diesem Zustand herrscht nur noch in der Mitte des Elements ein Zugfeld. Wird das Element jetzt noch positiver, so stellt sich ein Potentialsattel ein, wie er in Fig. 2d angedeutet ist. Die Signalplatte ist nunmehr so stark negativ gegen das Element, daß ungefähr in ihrer Ebene eine Potentialsperre entsteht, die von den Photoelektronen nicht mehr überwunden werden kann.

Aus dieser Darstellung ergibt sich, daß bei der vorliegenden Anordnung das Potential des Mosaikelements sich nicht wie bei normalen Röhren dem Potential der Absaugelektrode beliebig nähern kann, sondern daß bereits vor Erreichen dieses Zustandes eine Abschnürung des Elektronenflusses eintritt, die eine weitere Potentialverschiebung ins Positive unmöglich macht. Die Absaugelektrode bleibt also nicht nur gegen die Signaiao platte, sondern auch gegen die Mosaikelemente stets positiv. Die Betriebsbedingungen müssen dabei so gewählt werden, daß eine Übersteuerung vermieden wird, d. h. daß bei den größten auftretenden Helligkeiten die Potentialverteilung der Fig. 2 c etwa gerade erreicht wird. Die Verhältnisse können mit dem Strahlerzeugungssystem einer Braunschen Röhre verglichen werden, wobei das Mosaikelement der Kathode, die Signalplatte dem Wehneltzylinder und die Absaugelektrode der Anode entsprechen, jedoch mit dem Unterschied, daß nicht mehr das Potential des Wehneltzylinders (Signalplatte), sondern das der Kathode (Mosaikelement) veränderlich ist.

Es ist aus der Frühzeit der Fernsehentwicklung eine in konstruktiver Hinsicht ähnliche Anordnung bekannt, bei der sich in Strahlrichtung hinter einer Gitterelektrode, und zwar in deren öffnungen, die Mosaikelemente befinden. Diese Anordnung arbeitet aber mit einem Lichtstrahl zur Abtastung. Da nun die durch diesen Lichtstrahl ausgelösten Elektronen dieselben Eigenschaften besitzen wie die beim Bildwurf erzeugten Photoelektronen, ist diese Anordnung nur arbeitsfähig, wenn die Speicherung und die Abtastung zeitlich voneinander getrennt vorgenommen werden und außerdem noch eine besondere Rückführung der Elemente auf das Ausgangspotential stattfindet. Da die durch den Abtastlichtstrahl ausgelösten Photoelektronen im Zustand der Fig. 2 d kein Zugfeld vorfinden würden, muß bei der Abtastung ein anderes Potential an das den Mosaikelementen vorgelagerte Gitter gelegt werden. Diese bei dem bekannten Verfahren notwendige Betriebsweise bedingt aber einen erheblichen technischen Aufwand und ist überdies mit einem Verlust an Speicherwirkung und mit dem weiteren Nachteil verbunden, daß die Übertragung nicht fortlaufend, sondern nur intermittierend stattfinden kann.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine solche Anordnung in einer Röhre mit Kathodenstrahlabtastung ohne elektrische Spannungsumschaltung und unter Beibehaltung der beim heutigen praktischen Fernsehen üblichen Bedingungen betriebsfähig ist und zu sehr wesentlichen Vorteilen führt. Insbesondere kann der den bekannten Röhren mit Kathodenstrahlabtastung anhaftende, bei der mit Lichtstrahlabtastung arbeitenden Anordnung dagegen keine Rolle spielende Störimpuls auf diesem Wege vollständig unterdrückt werden. Es wird hierzu der Umstand ausgenutzt, daß sich, wie beschrieben, bei hohen Photoaufladungen ein Bremsfeld vor dem Mosaikelement einstellt, so daß die vom Abtaststrahl ausgelösten Sekundärelektronen wieder auf das Element zurückfallen müssen. Es wäre theoretisch zwar denkbar, daß die Sekundär elektronen vermöge ihrer höheren Austrittsgeschwindigkeit den Potentialsattel der Fig. 2 d überwinden; dem steht aber entgegen, daß der Auftreffquerschnitt des Strahls eine Raumladung darstellt, die in jedem Fall eine abstoßende Wirkung auf die aus dem Element austretenden Elektronen ausübt. Die Entstehung einer starken Raumladung wird im vorliegenden Fall noch durch die seitliche Abschließung des Mosaikelements begünstigt. Außerdem können bei der erfindungsgemäßen Anordnung unbedenklich weitaus höhere Strahlstromstärken als sonst üblich angewendet werden, so daß der Gleichgewichtszustand nach der Abtastung immer niedriger gelegt werden kann als der, dem die Elemente bei der Belichtung zustreben. Durch entsprechende Bemessung des Strahlstroms läßt sich also erreichen, daß das Element nach der Überstreichung etwa das Potential der Signalplatte besitzt, so daß sich wieder der Zustand der Fig. 2 a einstellt. Es können auch von vornherein solche Verhältnisse gewählt werden, daß der Strahl nur wenig Sekundärelektronen erzeugt und auf die Weise das Element negativer macht.

Trifft der Strahl ein stark positives Element, so werden zunächst alle Strahlelektxonen vom Mosaikelement absorbiert, und erst nach teilweisem Ausgleich der Photoaufladung wird der Strahl einen überschüssigen Stromanteil ausweisen, der vom Element wieder fortgeschafft werden muß. Während nun bei normalen Röhren dieser Überschuß zu einem erheblichen Teil auf andere Mosaikelemente zurückfällt und den bekannten Störimpuls verursacht, ist die erfindungsgemäße Anordnung hiervon vollständig frei. Dies ergibt sich daraus, daß alle auf dem Mosaikschirm ausgelösten Elektronen zurückgehalten werden, da sie aus der Vertiefung überhaupt nicht austreten, die Signalplattenebene also nicht durchsetzen können oder, wenn sie diese Ebene durchsetzen, unter allen Umständen in ein Zugfeld gelangen, das sie sofort in Richtung auf die Absaugelektrode wegführt. Es ist also auch auf indirektem Wege nicht möglich, daß irgendein Elektron, von einem Mosaikelement ausgehend, auf ein anderes zurückfällt. Dies ist der Grund dafür, daß große Strahlströme, die, vom Standpunkt der iao Ladungsbilanz betrachtet, viel zu hoch erscheinen, im vorliegenden Fall unbedenklich sind.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur Bildzerlegung mit einseitiger Mosaikelektrode und Kathodenstrahl-

   abtastung, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalplatte als durchbrochene, auf der vom Strahl überstrichenen Seite frei liegende metallische Elektrode ausgebildet ist, während die Mosaikelemente in einer in Strahlrichtung hinter der Signalplatte liegenden Ebene angeordnet sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Mosaikplatte aus einer mit Vertiefungen versehenen, als Dielektrikum dienenden Isolierschicht besteht, bei der sich die Mosaikelemente auf dem Boden der Vertiefungen befinden, während die Signalplatte durch eine Metallschicht auf den miteinander zusammenhängenden Stegen zwischen den Vertiefungen gebildet wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrische Empfindlichkeit der Signalplattenoberfläche wesentlich geringer als die der Mosaikelemente ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalelektrode aus einem schwer oxydierbaren Metall besteht.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Signalplatte und der Absaugelektrode für die Sekundärelektronen eine Zugspannung von der Größenordnung 10 bis 100 Volt liegt.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Röhre seitlich konstante Potentiale liegen.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlstrom wesentlich stärker ist, als zur Entladung eines auf die maximale Photospannung aufgeladenen EIements erforderlich wäre.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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