DE1295614B

DE1295614B - Speicherschirm fuer eine Bildaufnahmeroehre

Info

Publication number: DE1295614B
Application number: DEW41626A
Authority: DE
Inventors: Boerio Alvin H; Goetze Gerhard W
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1965-05-20
Filing date: 1966-05-20
Publication date: 1969-05-22
Also published as: FR1480636A; US3657596A; GB1137910A; NL6606827A; BE681355A

Description

Die Erfindung betrifft einen Speicherschirm für eine Bildaufnahmeröhre, der aus einer für Photoelektronen durchlässigen Trägerelektrode und einem darauf befindlichen Speicherelement besteht, das eine poröse Schicht aus isolierendem Material aufweist, die bei Beschüß mit Primärelektronen in ihren Hohlräumen Sekundärelektronen erzeugt. Ein derartiger Speicherschirm ist aus der deutschen Patentschrift 1.138 482 bekannt.

auf einen Potentialwert aufladen kann, der größer als das Potential des ersten Nulldurchgangs für reflektierende Sekundäremission des Speichermaterials ist. Bei der Ablesung des auf dem Speicherschirm entstandenen Ladungsmusters bewirkt nämlich der langsame Elektronenstrahl eine reflektierende Sekundäremission des Speicherschirms. Die von den langsamen Elektronen erzeugten Sekundärelektronen werden von der auf verhältnismäßig hohem Potential liegen-

Eine Anwendung eines solchen Speicherschirms ist io den Gitterelektrode angezogen, und die freie Oberd äl i dth Ptt 1240 549 fläche des Speicherschirms wird immer stärker posi

in dem älteren eigenen deutschen Patent 1240 549 beschrieben. Der Speicherschirm ist hierbei in eine Bildaufnahmeröhre eingebaut und dient zum Auffangen des von der Photokathode erzeugten Elektronenbildes. Das gespeicherte Elektronenbild wird in Form eines Videosignals abgelesen, indem ein langsamer Elektronenstrahl auf den Speicherschirm gerichtet wird. Infolge der unregelmäßigen Bewegung des langsamen Elektronenstrahls ist es oft notwendig, eine Gitterelektrode in unmittelbarer Nähe der Oberfläche des Speicherschirms anzubringen, um die Elektronen in eine im wesentlichen senkrecht zur Schirmoberfläche verlaufende Bahn zu bringen. An diese Gitterelektrode kann beispielsweise eine Spannung im Bereich von 200 bis 400 Volt angelegt werden.

Im Betrieb liegt die leitende Trägerelektrode des Speicherschirms an einem Potential, das etwa +15 Volt gegen die normalerweise geerdete Kathode der Elektronenstrahlquelle beträgt. Das von der Photofläche des Speicherschirms wird immer stärker positiv, weil sie an Elektronen verarmt. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis das Potential der freien Oberfläche im wesentlichen gleich dem Potential der Gitterelektrode ist. Schon vorher tritt allerdings in der Regel ein Durchbruch der Speicherschicht auf. Dieser Durchbruch kann gemäß der Lehre des älteren Patents durch Anwendung eines zweiten Gitters zwischen der zur Ausrichtung des Ablesestrahls dienenden Gitterelektrode und dem Speicherschirm verhindert werden. An dieses Hilfsgitter wird eine positive Spannung angelegt, die unterhalb des ersten Nulldurchgangs der Sekundäremissionskurve der Speicherschicht liegt. Dadurch läßt sich verhindern, daß die Oberfläche des Speicherschirms ein Potential annimmt, das zum Durchbruch führen würde. _:

Wegen des verhältnismäßig niedrigen Nullpotentials für die meisten verwendbaren Stoffe muß das

kathode ausgehende Elektronenbild der Primärelek- 30 Potential des Hilfsgitters auf einem geringen Wert

tronen wird auf eine Energie (etwa 10 keV) beschleunigt, die ausreicht, um die Trägefelektrode zu durchdringen und in die poröse Schicht einzutreten, wobei hier die Energie der Primärelektronen unter Erzeugung zahlreicher langsamer Sekundärelektronen vernichtet wird. Die meisten langsamen Sekundärelektronen werden unter dem Einfluß des polarisierenden elektrischen Feldes durch die Hohlräume der porösen Schicht abgeführt und gelangen auf die Trägerelektrode. So entsteht ein Sekundärelektronenstrom, der die freie Oberfläche der porösen Schicht immer stärker positiv macht, bis das ,Potential dieser Schicht im "wesentlichen gleich derjenigen der Trägerelektrode ist. So ergibt sich ein Ladungsbild an der freien Oberfläche, das von der Sekundärelektronenleitung herrührt. Die örtliche Aufladung ist eine Funktion der Anzahl und Energie der Primärelektronen, der Stärke des polarisierenden elektrischen Feldes und der Kapazität der Speicherschicht.

Der Speicherschirm hat die weitere Eigenschaft, daß aus seiner freien Oberfläche Sekundärelektronen austreten, die vom äußeren elektrischen Feld der Gitterelektrode beschleunigt werden. Diese aus dem Speicherschirm austretenden Sekundärelektronen erhinsichtlich der Trägerelektrode des Speicherschirms gehalten werden. Unter diesen Umständen ist die elektrische Feldstärke zwischen der Trägerelektrode und dem Hilfsgitter außerordentlich klein, so daß nahezu keine äußere Sekundäremission an der freien Oberfläche der porösen Schicht auftritt und der Speicherschirm nahezu ausschließlich durch die innere Sekundäremission aufgeladen wird.

Ähnlich hegen die Verhältnisse bei dem Speicherschirm nach der USA.-Patentschrift 3 128 406. Hier handelt es sich um eine Bildröhre für Direktwiedergabe, bei der das aufzunehmende Bild auf einen Eingangsschirm gerichtet wird und das hinsichtlich Helligkeit und/oder Kontrast verstärkte Bild auf einem Ausgangsschirm betrachtet werden kann. In dieser Röhre befinden sich mehrere Speicherschirme zwischen dem Eingangsschirm und dem Ausgangsschirm, um hierdurch die vom Eingangsschirm emittierten Elektronen zu vervielfachen. Ein Hilfsgitter

so kann angewandt werden, um die emittierten Sekundärelektronen zu beschleunigen und auch das Potential zu begrenzen, auf das die freie Oberfläche der porösen Schicht des Speicherschirms ansteigen kann. Um die Elektronen von einem Speicherschirm auf

höhen das Potential der freien Oberfläche über das- 55 den nächsten dahinterliegenden zu "richten, müssen jenige der Trägerelektrode auf einen Gleichgewichts- die aufeinanderfolgenden Speicherschirme mit zuwert zwischen dem Potential der Gitterelektrode und nehmend stärker positiven Spannungen betrieben demjenigen der Trägerelektrode. Dieses Gleich- werden. Ohne Verwendung eines Hilfsgitters kann gewichtspotential erzeugt ein elektrisches Feld an der der Speicherschirm leicht zerstört werden, weil stän-

porösen Schicht, das eine zur anfänglichen Polarisation entgegengesetzte Polarität hat und normalerweise groß genug ist, um einen Durchbruch der porösen Schicht hervorzurufen. Selbst wenn die Intensität oder Dauer der Primärelektroneneinwirkung begrenzt wird, um diesen Prozeß aufzuhalten, bevor die Durchbruchsspannung der porösen Schicht überschritten wird, ist der Speicherschirm doch nicht vor Zerstörung sicher, wenn seine freie Oberfläche sich dig eine Sekundäremission stattfindet und die freie Oberfläche der porösen Schicht infolgedessen das Potential der benachbarten Elektrode anzunehmen sucht. Der Potentialanstieg rührt hierbei grundsätzlich ausschließlich von der äußeren Sekundäremission her. Um den Potentialanstieg zu beschränken, ist ein Hilfsgitter erforderlich. Es muß auf einer solchen Spannung gehalten werden, daß zwischen dem Hilfsgitter und der Trägerelektrode des zugehörigen Spei-

cherschirms keine elektrische Feldstärke von mehr als etwa 150 Volt/cm auftreten kann.

Die Verwendung eines Hilfsgitters in einer Fernsehkameraröhre oder einer Direktbildverstärkerröhre ist aber aus verschiedenen Gründen nachteilig. Nicht nur müssen zusätzliche Teile und ihre Halterungen in der Röhre untergebracht werden, sondern es müssen auch die erforderlichen Gleichspannungen aufgebracht und auf dem richtigen Wert gehalten werden. Außerdem wird die Bildqualität durch das Hilfsgitter stark verschlechtert.

Aufgabe der Erfindung ist demgemäß die Schaffung eines Speicherschirms der eingangs erwähnten Art, der kein Hilfsgitter mehr in der Bildaufnahmeröhre erforderlich macht, um einen Durchbruch des Speicherelements zu verhindern.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die poröse Speicherschicht auf ihrer der Trägerelektrode abgekehrten Seite mit einer Sperrschicht versehen ist, deren Dichte größer als diejenige der Speicherschicht ist und die den Austritt von Elektronen aus der freien Oberfläche des Speicherelements verhindert.

Durch die dichtere Deckschicht wird nämlich die Austrittswahrscheinlichkeit der Sekundärelektronen aus der Oberfläche des Speicherelements verringert.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die poröse Speicherschicht und die Sperrschicht als getrennte Schichten aus dem gleichen Isoliermaterial ausgebildet, während bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung die Dichte des Speicherelements sich stetig von einem stärker porösen Bereich an der Seite der Trägerelektrode zu einem dichteren Bereich an der freien Oberfläche des Speicherelements ändert. Bei einer dritten Ausführungsform besteht die Sperrschicht aus einem dünnen unzusammenhängenden Überzug eines elektrisch leitenden Materials.

Es ist bereits ein Speicherschirm für Bildaufnahmeröhren vorgeschlagen worden, bei dem sich auf einer Glasplatte mit einem durchsichtigen, elektrisch leitenden Überzug eine poröse Schicht aus einem photoleitenden Material und daran anschließend eine nicht poröse oder semiporöse Schicht aus photoleitendem Material befindet. Durch die Verwendung einer solchen Deckschicht aus photoleitendem Material soll die Empfindlichkeit des Speicherschirms gesteigert werden, insbesondere, wenn dieser gesondert zum nachträglichen Einbau in eine Bildaufnahmeröhre vorgefertigt wird. Es handelt sich hier also um eine speichernde Photokathode, auf der unmittelbar ein Bild entworfen wird, um die photoleitende Schicht je nach deren Belichtung mehr oder weniger leitend zu machen. Erfindungsgemäß handelt es sich dagegen nicht um ein photoleitendes Speicherelement, sondern um ein Speicherelement aus Isolierstoff, worin durch den Beschüß der anderswo ausgelösten Elektronen Sekundärelektronen frei gemacht werden. Auch ist der Zweck der Erfindung nicht wie bei dem älteren Vorschlag eine Empfindlichkeitssteigerung, sondern die Verhinderung des Austritts von Elektronen aus der freien Oberfläche des Speicherelementes.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Hierin zeigt

F i g. 1 die schematische Darstellung einer Bildaufnahmeröhre mit dem erfindungsgemäßen Speicherschirm,

Fig. 2 schematische Darstellung einer Direktbildverstärkerröhre mit dem erfindungsgemäßen Speicherschirm und

F i g. 3 bis 5 stark vergrößerte Schnittdarstellungen erfindungsgemäßer Speicherschirme, die bei den An-5 Ordnungen nach Fig. 1 und 2 angewandt werden können.

Fig. 1 zeigt die Anwendung der Erfindung auf eine Fernsehkameraröhre 40. Sie besitzt einen Kolben 42 aus Isoliermaterial mit einer Stirnplatte 44

ίο am einen Ende. Die Stirnplatte 44 ist für die gewünschte Lichtart durchlässig, so daß das Bild einer Szene 62 auf eine an der Innenseite der Stirnplatte 44 befindliche Photokathode 45 entworfen werden kann. Am anderen Ende der Röhre befindet sich ein Elektronenstrahlerzeuger 50, der einen langsamen pinseiförmigen Elektronenstrahl auf den Speicherschirm 24 richten kann. Der Elektronenstrahlerzeuger besteht z. B. aus der Kathode 52, dem Steuergitter 54 und der Beschleunigungselektrode 55. Eine Feldelektrode 56 ist als Überzug auf der Innenfläche des Kolbens 42 ausgebildet. Ablenkspulen 58 dienen zur Ablenkung des Abtastelektronenstrahls. Ferner ist eine Konzentrationsspule 60 vorgesehen, die nicht nur den vom Elektronenstrahlerzeuger 50 ausgehenden Elektronenstrahl, sondern auch die von der Photokathode 45 emittierten Photoelektronen auf den Speicherschirm 24 richtet. Zwischen dem Speicherschirm 24 und der Photokathode 45 befinden sich mehrere Beschleunigungs- und Konzentrationselektroden 46 und

48. Ferner ist in geringem Abstand von der freien Oberfläche des Speicherschirms 24 ein dünnes Drahtnetz 64 angeordnet, das auf einem Potential von 200 bis 400 Volt gegen die geerdete Kathode 52 gehalten wird. Das Drahtnetz dient dazu, den von der Kathode 52 ausgehenden Elektronen eine zum Speicherschirm 24 senkrechte Auftreffrichtung zu geben.

Der Speicherschirm 24 ist im Kolben 42 mit einem Tragring 66 befestigt, der z. B. aus einer Nickel-Eisen-Kobalt-Legierung (Handelsname Kovar) bestehen kann. Der erfindungsgemäße Aufbau eines solchen Speicherschirms 24 ist in F i g. 3 dargestellt. Er besteht aus einer isolierenden Tragschicht 27, beispielsweise aus Aluminiumoxyd, auf der sich eine elektrisch leitende Elektrodenschicht 26, beispielsweise aus Aluminium, befindet. Auf der leitenden Elektrode 26 befindet sich eine zusammenhängende poröse Schicht 28 aus einem isolierenden sekundäremittierenden Material, z. B. Kaliumchlorid. Statt dessen sind beispielsweise auch Bariumfluorid, Lithiumfluorid, Magnesiumnuorid, Magnesiumoxyd, Zäsiumjodid und Natriumchlorid verwendbar. Die Schicht 28 wird in bekannter Weise z. B. als Rauch niedergeschlagen. Eine zweite Schicht 30 befindet sich auf der Schicht 28 und hat die Eigenschaft, daß ihre Dichte größer als diejenige der Schicht 28 ist.

Typisch besteht die Schicht 30 aus dem gleichen Werkstoff wie die Schicht 28, jedoch können auch andere Isolierstoffe verwendet werden.

Im Betrieb der Kameraröhre nach Fig. 1 wird ein Potential von etwa 15 Volt gegen die Kathode 52 an die Elektrode 26 des Speicherschirms 24 angelegt. Die vom Elektronenstrahlerzeuger 50 emittierten langsamen Elektronen werden von der Feldelektrode 56 und der Konzentrationsspule 60 auf die Oberfläche der Schicht 30 des Speicherschirms 24 fokussiert. Infolgedessen nimmt die Oberfläche der Schicht 30 im wesentlichen das Potential der Kathode 52, also Erdpotential an. Ferner wird ein Bild der

Szene 62 auf der Photokathode 45 entworfen, und die wo sie abermals vervielfacht werden. Die vom letzten Photoelektronen werden durch die Konzentrations- Speicherschirm 24 emittierten Elektronen werden von spule 60 in ihrer dem Bild entsprechenden Verteilung der Potentialquelle 35 mit einer Spannung von etwa auf den Schirm 24 fokussiert, wobei sie durch die 5 kV auf die Oberfläche der Leuchtschicht 23 gerich-Beschleunigungselektroden 46 und 48 so stark be- 5 tet, die eine entsprechende optische Darstellung er-•schleunigt werden, daß sie die isolierende Tragschicht gibt.

27 und die Elektrode 26 durchdringen. Die einfallen- Zur Herstellung des Speicherschirms 24 gemäß

den Primärelektronen dringen in die Schicht 28 ein F i g. 1 bis 3 kann folgendermaßen vorgegangen wer- und erzeugen in den Hohlräumen dieser porösen den. Eine Aluminiumplatte wird zuerst oxydiert, und Schicht große Mengen langsamer Sekundärelektro- io dann wird das metallische Aluminium weggeätzt, so nen. Dadurch ändert sich das Potential der freien daß die isolierende Tragschicht 27 mit einer Dicke Oberfläche des Schirms 24, und zwar hauptsächlich von etwa 1000 Angstrom übrigbleibt. Dann wird infolge der Ableitung der Sekundärelektronen durch Aluminium auf die Tragschicht 27 in einer Dicke von die Schicht 28 zur Elektrode 26 und in zweiter Linie etwa 1000 Angström aufgedampft, um die Elektrode infolge einer merklichen, aber weit weniger bedeu- 15 26 zu bilden. Nun wird die Tragschicht 27 mit der tenden Emission von Sekundärelektronen aus der Elektrode 26 in einen Rezipienten gebracht, worin Schicht 30, die dann von der Elektrode 64 aufgenom- sich ein inertes Gas (z. B. Argon oder Stickstoff) men werden. Somit ergibt sich eine dem aufgenom- unter einem Druck von etwa 1 Torr befindet. Eine menen Bild entsprechende Ladungsverteilung auf der bestimmte Menge (z. B. 25 mg) eines entsprechenden freien Oberfläche der Schicht30, die in bekannter ao Materials (z.B. Kaliumchlorid), wird in einer Ent-Weise abgetastet werden kann. In F i g. 1 ist z. B. fernung von etwa 7,5 cm verdampft, um sich auf der eine. Ablesevorrichtung vom Vidicontyp vorgesehen. Elektrode 27 niederzuschlagen. Die Verdampfung

Fig. 2 zeigt als weiteres Beispiel eine Direktbild- wird bei einer Temperatur vorgenommen, die nur verstärkerröhre 10 gemäß der Erfindung. Sie besitzt wenig über dem Schmelzpunkt des Kaliumchlorids einen Kolben 12, der z. B. aus Glas besteht.. Der 35 liegt. Das Kaliumchlorid wird vollständig verdampft, Vakuumkolben 12 hat einen zylindrischen Teil 13, woraufhin man findet, daß die Dichte der Schicht 28 ein Fenster 14 an der einen Stirnfläche und ein etwa 1 bis 10 °/o ihrer Dichte im kompakten Zustand Fenster 16 an der anderen Stirnfläche. Auf der Innen- beträgt. Um die gewünschte Sekundäremission von fläche des Fensters 14 befindet sich eine elektrisch Elektronen innerhalb der Hohlräume der Schicht 28 leitende Schicht 18, die für die aufzunehmende Strah- 30 zu erzeugen, soll die Flächendichte der Schicht 28 lung durchlässig ist und z.B. aus Zinnoxyd besteht etwa 25 bis 200mg/cm² betragen, und ihre Dichte Eine Photokathode 20, z. B. Zäsiumanthnonid, befin- soll etwa zwischen 10 und 30 Mikron liegen, det sich auf der Schicht 18. Die Innenfläche des Fen- ■ Als nächstes wird erfindungsgemäß eine zweite sters 16 ist mit einer durchsichtigen Elektrode 22 Schicht 30 aus passendem Material, wie Kaliumchlo-(z. B. aus Zinnoxyd) bedeckt, auf der sich eine 35 rid, aufgedampft, und zwar in einer inerten Atmo-Leuchtschicht 23 (z. B. aus Zinkkadmiumsuffid) be- sphäre bei einem Druck von etwa 0,1 Torr oder findet. Die Photokathode 20 wird von einer Szene 15 weniger. Hierdurch wird erreicht, daß die Schicht 30 belichtet und liefert ein entsprechendes Elektronen- dichter als die Schicht 28 wird. Um das Gleichgebild. Die Leuchtschicht 23 emittiert Licht bei Elek- wichtspotential auf der Oberfläche der Schicht 30 auf tronenbeschuß. 40 einen günstigen Wert zu bringen, ohne die Eigen-

Zwischen den Fenstern 14 und 16 befinden sich schäften des Speicherschirms ungünstig zu beeinmehrere Speicherschirme 24, deren Anzahl von der flüssen, soll die Flächendichte der Schicht 30 etwa gewünschten Verstärkung der Helligkeit bzw. des 5 bis 25 mg/cm² haben. Ihre Dicke soll etwa zwischen Kontrastes abhängt. In gewissen Fällen genügt eine 0,5 und 5,0 Mikron liegen. Die Dichte der Schicht 30 einzige Speicherelektrode. Der Aufbau des Speicher- 45 beträgt etwa 10 bis 5O°/o der Dichte im kompakten schirms24 ist identisch mit demjenigen nach Fig. 1 Zustand,
und 3. Wie erwähnt, erzeugen die in die poröse Schwamm-

Zwischen der Photokathode 20 und dem ersten schicht 28 eindringenden Primärelektronen eine An-Speicherschirm 24 befindet sich eine Spannungsquelle zahl langsamer freier Elektronen. Ein Teil dieser 31, die eine Beschleunigungsspannung liefert. Ent- 50 Sekundärelektronen kann aus dem Speicherschirm 24 sprechende Spannungsquellen 33 und 35 sind zwi- austreten und hinterläßt hierdurch eine positive Aufsehen dem ersten und zweiten Speicherschirm und ladung an der Oberfläche der Schicht 30. Im Laufe zwischen dem letzten Speicherschirm 24 und dem der Zeit steigt die Oberflächenladung Q ständig an, Leuchtschirm 23 vorgesehen. Zur Konzentration der da die Schichten 28 und 30 einen sehr hohen spezi-Elektronen dient z. B. ein die Röhre umgebender 55 fischen Widerstand haben. Infolgedessen entwickelt Dauermagnet 34. - sich eine Potentialdifferenz F an den Schichten 28

30 entsp^hend der Bähung F = f, wo C

Spannung von etwa 4 kV in Richtung auf den ersten die Gesamtkapazität der Schichten 28 und 30 gegen-Speicherschirm 24 beschleunigt. Sie durchdringen die G₀ über der leitenden Elektrode 26 ist. Bei einem Anisolierende Trägerschicht 27 und die Elektrode 26 stieg der Potentialdifferenz V steigt die Stärke des und lösen in der porösen Schicht 28 zahlreiche Se- Sekundäremissionsstroms, weil die Austrittswahrkundärelektronen aus. Wie in der obengenannten scheinlichkeit der in der Schicht 28 gebildeten freien USA.-Patentschrift 3 128 406 ausgeführt ist, ist die Elektronen zunimmt. Übersteigt die Potentialdiffe-Porosität der Schicht 28 ein wesentlicher Faktor zur 65 renz V emen-bestimmten Wert, so tritt eine Ableitung Erzielung einer hohen Verstärkung. Die vom ersten durch die Schichten 28 und 30 auf, weil freie Elek-Speicherschirm24 austretenden Elektronen werden tronen und/oder Leitungselektronen durch den Stoß dann zum zweiten Speicherschirm 24 beschleunigt, der Primärelektronen hoher Energie (5 bis 10 kV)

verfügbar sind. Dieser Leitungseffekt begrenzt die positive Aufladung auf der Oberfläche des Speicherschirms 24. Ein Gleichgewicht zwischen der Aufladung der Oberfläche durch Sekundäremission und der Entladung durch Leitungseffekt ergibt sich, wenn der Leitungsstrom durch Sekundäremission dem Emissionsstrom durch Sekundärelektronen gleichkommt, d. h., wenn die innere Sekundäremission gleich der äußeren Sekundäremission wird. Dieser Zustand entspricht einem Spannungsabfall an den Schichten 28 und 30, der als Gleichgewichtsspannung Vgl bezeichnet werden kann.

Die Gleichgewichtsspannung V_gi typischer Speicherschirme ist nun normalerweise höher als die Durchbruchsspannung einer porösen Schicht. Infolgedessen tritt bereits ein Durchbrach mit entsprechender Zerstörung des Speicherelements ein, bevor die oben definierte Gleichgewichtsspannung erreicht wird. Die Gleichgewichtsspannung kann aber herabgesetzt werden, wenn der äußere Sekundäremissions- ao strom verringert und/oder der innere Sekundäremissionsstrom erhöht wird. Erfindungsgemäß läßt sich dies leicht erreichen, indem die Oberflächenschicht 30 dichter als die eigentliche Sekundäremissionsschicht 28 gemacht wird. In einem dichteren Bereich ist nämlich die Austrittswahrscheinlichkeit der Sekundärelektronen aus der Oberfläche geringer, und gleichzeitig wird die Festkörperleitung in der Schicht erhöht. Dadurch wird die Abhängigkeit ■des Gleichgewichtspotentials vom äußeren elektrisehen Feld verringert, so daß ein Hilfsgitter zur Begrenzung des äußeren elektrischen Feldes unnötig wird.

Es ist offenbar nicht erforderlich, ein Speicherelement mit zwei besonderen Schichten gemäß F i g. 3 zu verwenden. Statt dessen kann auch ein Speicherelement 74 gemäß F i g. 4 vorgesehen sein, das eine einzige Sekundäremissionsschicht 72 besitzt, bei welcher derjenige Bereich, der an die Oberfläche 78 einer Elektrodenschicht 76 anschließt, eine Dichte von etwa 1 bis 10% der Dichte im kompakten Zustand hat, während diejenigen Bereiche, die der freien Oberfläche 80 benachbart sind, eine Dichte von etwa 30% der Dichte im kompakten Zustand haben. Durch diesen Aufbau wird nicht nur die Menge der aus der freien Oberfläche austretenden Sekundärelektronen verringert, sondern es wird auch der von der Sekundäremission herrührende Leitungsstrom durch die Schicht 72 erhöht, wodurch die Gleichgewichtsspannung Vgi weiter verringert wird.

Der Speicherschirm 74 kann z. B. folgendermaßen hergestellt werden: Eine isolierende Trägerschicht 77 aus Aluminiumoxyd und die Elektrode 76 aus Aluminium werden wie oben gebildet. Dann wird die Sekundäremission 72 aus Kaliumchlorid aufgedampft. Das Material befindet sich während des Verdampfungsprozesses in einem Abstand von etwa 7,5 cm von der Elektrode 76. Die Verdampfung geschieht wieder bei einer Temperatur, die nur wenig über dem Schmelzpunkt des Kaliumchlorids liegt, in einer Schutzgasatmosphäre, z. B. Argon. Anfangs wird die Verdampfung bei einem Druck von etwa 2 bis 3 Torr durchgeführt. Während des Verdampfungsvorgangs wird der Druck laufend durch Auspumpen verringert, so daß am Ende des Verdampfungsprozesses der Restdruck etwa 0,1 Torr oder weniger beträgt. Infolgedessen sind die anfangs niedergeschlagenen Teile der Schicht 72 sehr porös, während die später aufgedampften Teile immer dichter werden.

Im übrigen ist es nicht erforderlich, die Außenschicht des Speicherelements aus dem gleichen Material wie die eigentliche Sekundäremissionsschicht zu bilden. Beispielsweise ist es bei einer Kameraröhre nach F i g. 1 unter Umständen erwünscht, ein anderes Material mit geringer Sekundäremissionsverstärkung und einem höheren Nulldurchgangspotential als für das unmittelbar auf der Elektrode befindliche Material zu wählen. Ein Beispiel hierfür ist in F i g. 5 dargestellt. Der Speicherschirm 84 besitzt wieder eine isolierende Tragschicht 87 und eine darauf niedergeschlagene Elektrode 90. Darauf wird eine poröse Schicht 88 in gleicher Weise wie vorher niedergeschlagen. Dann kommt eine leitende Schicht 86, z. B. Aluminium, deren Dichte etwa 100% der Dichte im kompakten Zustand beträgt. Sie wird im Hochvakuum aufgedampft und ergibt einen dünnen, nicht zusammenhängenden Überzug mit einer Tiefe von nur wenigen Molekülen (d. h. 10 bis 20 Angström) auf den Teilchen der Schicht 88. Das leitende Material bedeckt hierbei nicht nur die äußere Oberfläche der Schicht 88, sondern sucht auch in die Hohlräume derselben einzudringen und deren Begrenzungen auszukleiden, wodurch die Leitung durch die Schicht verbessert wird. Ein solcher Speicherschirm 84 hat gegebenenfalls nicht nur die Eigenschaft, daß das Gleichgewichtspotential niedriger als das Durchbruchspotential ist, sondern das Gleichgewichtspotential kann auch niedriger als das Potential des ersten Nulldurchgangs für reflektierende Sekundäremission sein.

Die Erfindung hat, wie erwähnt, den Vorteil, daß das Gleichgewichtspotential des Speicherschirms unter dem Durchbruchspotential liegt, ohne daß ein äußeres Hilfsgitter angewandt werden muß. So ergibt sich eine erhebliche Vereinfachung in Herstellung und Betrieb von Bildspeicherröhren.

Claims

Patentansprüche:

1. Speicherschirm für Bildaufnahmeröhren, bestehend aus einer Photoelektronen durchlassenden Trägerelektrode und einem darauf befindlichen Speicherelement, das eine poröse Schicht aus isolierendem Material aufweist, die bei Beschüß mit Primärelektronen in ihren Hohlräumen Sekundärelektronen erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Speicherschicht (28) auf ihrer der Trägerelektrode (26) abgekehrten Seite mit einer Sperrschicht (30) versehen ist, deren Dichte größer als diejenige der Speicherschicht (28) ist und die den Austritt von Elektronen aus der freien Oberfläche des Speicherelements verhindert.

2. Speicherschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der Sperrschicht (30) zwischen 10 und 50°/e der des Materials in kompakter Form beträgt.

3. Speicherschirm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächendichte des Materials in der Sperrschicht (30) etwa 5 bis 25 mg/cm² und die Dicke der Sperrschicht etwa 0,5 bis 5,0 Mikron beträgt.

4. Speicherschirm nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächendichte des Materials in der Speicherschicht (28) etwa 25 bis 200 mg/cm² und die Dicke der Speicherschicht etwa 10 bis 30 Mikron beträgt.

5. Speicherschirm nach Anspruch 1, dadurch

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gekennzeichnet, daß die Dichte des porösen Materials (72) in der Sperrschicht in Richtung auf die freie Oberfläche (80) fortlaufend zunimmt.

6. Speicherschirm nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des gesamten Speicherelements von der an die Elektrode (76) angrenzenden Oberfläche (78) zur freien Oberfläche (80) fortlaufend zunimmt.

7. Speicherschirm nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des porösen Materials (72) im Speicherbereich weniger als 10% und an der an die Elektrode (76) angrenzenden Oberfläche bis herab zu 1% beträgt, da-

10

gegen in Richtung auf die freie Oberfläche (80) über 10% der Dichte in kompakter Form hinaus anwächst.

8. Speicherschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht aus einer unzusammenhängenden Schicht (86) aus elektrisch leitendem Material besteht, deren Dichte etwa gleich der Dichte des Materials in kompakter Form ist.

9. Speicherschirm nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht etwa 10 bis 20 Angstrom tief in den porösen Bereich (88) eindringt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen