DE878509C - Speichernde Bildfaengerroehre - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBENAM 5. JUNI 1953

E 2345 Villa/21a¹

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung bezieht sich auf speichernde Bildfängerröhren, bei welchen ein optisches Bild des fernzusehenden Gegenstandes auf einen photoelektrisch empfindlichen Mosaikschirm projiziert wird. Das Mosaik besteht aus einer Vielzahl winziger photoempfindlicher Elemente, welche mit einer zusammenhängenden Metallschicht Elementarkondensatoren bilden. Beim Auftreffen des Lichtes auf die Mosaikelemente laden sich diese durch die

Abgabe von Photoelektronen auf und werden durch einen Kathodenstrahl wieder auf ein Gleichgewichtspotential zurückgeführt. Der dabei entstehende Strom ruft in einem Widerstand einen Spannungsabfall· hervor, welcher die Bildsignalspannung des einzelnen Bildpunktes darstellt. Es ist dabei ganz gleichgültig, ob der Mosaikschirm einseitig oder zweiseitig ausgeführt ist oder ob die von einer Photokathode ausgehenden Elektronen erst auf den

') Von der Patentsucherin ist als der Erfinder angegeben worden:

James Dwyer McGee, London

Mosai'kschirm beschleunigt werden, wo sie durch Sekundäremission ein Ladungsbild hervorrufen, welches durch einen Kathodenstrahl abgetastet wird.

Bei all den bisher gebräuchlichen Anordnungen erfolgt die Abtastung durch einen Kathodenstrahl. Der auftreffende Kathodenstrahl löst in den einzelnen Elementen Sekundärelektronen aus, und aus dem Unterschied der Primärstrahlelektronen gegenüber den ausgelösten Sekundär elektronen ergibt sich die Rückfü'hrunig der einzelnen Elemente auf ein Gleichgewichtspotential. Zur Absaugung der Photoelektronen und der Sekundärelektronen dient eine Elektrode, welche. sich gegenüber den Mosaikelementen auf positivem Potential befindet. Diese Elektrode kann beispielsweise in Form eines Gitters ausgebildet sein.

Eine solche Anordnung hat folgende Nachteile: Die Sekundärelektronen geben zu Störsignalen Anlaß, welche besonders zu Beginn und am Ende der Abtastung der 'einzelnen Zeilen auftreten. Nicht alle Sekundärelektronen wandern nämlich zur Auffangelektrode, sondern ein Teil fällt auf positiv geladene Nachbarelemente des Mosaiks, zurück und verfälscht so das Ladungsbild bzw. gibt zu Störsignalen Anlaß. Außerdem liegt das Gleichgewichtspotential der Mosaikelemente immer sehr nahe am Anodenpotential, weil die Mosaikelemente Sekundärelektronen aussenden, wenn sie vom Kathodenstrahl getroffen werden. Daraus ergibt sich, daß die zwischen Anode und Mosaikelemente liegende Saugspannungnichtausreicht, eine Sättigung der Photoemission der Mosaikelemente herbeizuführen, d. h. es werden nachgewiesenermaßen nur etwa IQ % der von den Mosaikelementen emittierten Photoelektronen von der Anode abgesaugt. Die Einrichtung besitzt somit nur einen Wirkungsgrad von io°/o. Zur Verminderung dieser Nachteile wurde 'schon eine Anordnung angegeben, bei welcher der Kathodenstrahl die Potentiale der Mosaikelemente annähernd auf das Potential der Kathode, welche den Abtaststrahl liefert, zurückführt, und demzufolge ist dann die Geschwindigkeit, die der Abtaststrahl bei der'Erreichung der Mosaikelemente besitzt, so gering, daß praktisch keine" Sekundärelektronen auf dem Mosaikschirm erzeugt werden können.

Um aber die S.ekundärelektronen vollkommen, zu beseitigen, soll erfindungsgemäß ein Kathodenstrahl-Bildabtaster, bei dem ein optisches Bild des fernzusehenden Gegenstandes auf einem Mosaikschirm erzeugt wird und bei dem sich vor dem Mosaikschirm eine Netzelektrode befindet, mit einer Einrichtung ausgerüstet werden, welche diese Netzelektrode praktisch auf dem Potential der Kathode, die den Abtaststrahl erzeugt, hält. ■ Der Mosaikschirm kann selbst photoelektrisch empfindlich sein, wobei dann durch, das auf ihm projizierte Bild eine Fhotoemission hervorgerufen wird, welche 'die Entstehung eines Ladungsbildes zur Folge hat.

Gemäß der Erfindung soll ferner bei einem Kathodenstrahl-Bildabtaster, der vor dem einseitigen photoelektrisch empfindlichen Mosaikschirm eine Netzelektrode besitzt, dafür gesorgt werden, daß die Anode des Abtaststrahlrohres auf positivem Potential gegenüber der Kathode bleibt,, so daß die Photoelektronen der erwähnten Anode zufließen, und es sollen ferner die Netzelektrode und die Signalplatte sich- praktisch auf dem Potential der Kathode befinden.

Bei einer Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Kathodenstrahlröhre eine Mehrzahl von Netzelektroden besitzen, die zwischen der Kathode und dem Mosaikschirm liegt, wobei dann die Netzelektrode, die praktisch auf Kathodenpotential¹ gehalten wird, dem Mosaikschirm am nächsten liegt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert,' welche einen Kathodenstrahl-Bildabtaster mit einseitigem photoelektrisch empfindlichem Mosaikschirm enthält.

Abb. ι ist eine schematische Darstellung des Bildabtasters, zusammen mit einem Teil der dazugehörigen Schaltung;

Abb. 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teiles des Mosaikschirmes und der Netzelektrode.

Die Kathodenstrahlröhre besteht aus einem Glasgefäß mit einem zylindrischen Teil 1, der in einen kugelförmigen Teil 2 einmündet. Innerhalb des Glasgefäßes sind in der angegebenen Reihenfolge, vom geschlossenen' Teil des zylindrischen Rohres beginnend, folgende Teile enthalten: Eine Kathoden-Strahlerzeugungseinrichtung, die eine Kathode 3, eine oder mehrere Strahlsammelelektroden, z. B. 4 und 5, eine Anode 6 und eine Netzelektrode 7 vor dem Mosaikschirm 8 enthält. Der Mosaikschirm und die Netzelektrode liegen innerhalb des kugelförmigen Teiles des Glasgefäßes und die übrigen Elektroden innerhalb des zylindrischen Teiles. Die Anode 6, welche die Form eines elektrisch leitenden Innenüberzuges des Glasigefäßes haben kann, und die Elektroden 4 und 5 sind so ausgebildet, daß die von der Kathode 3 emittierten Elektronen von den Elektroden 4, 5 und 6 beschleunigt werden und auf den MosaikschirmS auftreffen. Zwischen der Anode und dem Mosaikschirm sind elektrostatische oder elektromagnetische Ablenkungseinrichtungen vorhanden, so daß der Strahl seine Abtastbewegung auf dem Schirm ausführen kann. In Abb. 1 sind die Ablenkungseinrichtungen als Ablenkspulen 9 und 9° dargestellt.

Die Netzelektrode 7, welche aus einem sehr feinmaschigen Drahtnetz besteht, liegt in einer zum Mosaikschirm parallelen Ebene, und zwar in einem Abstand vom Mosaik, der ungefähr gleich dem Abstand zwischen zwei Gitterdrähten ist. Die Fläche jeder Öffnung des Gitters ist etwa gleich dem Querschnitt des Elektronenstrahles auf dem Schirm.

Der Mosaikschirm 8 setzt sich aus einer großen Anzahl kleiner photoelektrisch empfindlicher Elemente 10 zusammen, welche auf der einen Seite eines Glimmerblattes 12 liegen, während auf der ias anderen Seite eine gemeinsame metallische Signal-

platte Ii angeordnet ist. Diese Elemente sind voneinander und von der Signalplatte isoliert. Der Mosaikschirm ist so angeordnet, daß die Achse des Kathodenstrahlsystems 3 bis 6 ungefähr einen Winkel von 6o° mit der Ebene des Mosaikschirmes einschließt und daß der Kathodenstrahl auf die Vorderseite des Mosaiks auftrifft. Es ist ferner noch ein optisches System 13 vorhanden, dessen Achse senkrecht auf dem Mosaikschirm steht und diesen in dessen Mittelpunkt schneidet. Mittels dieser Optik wird ein Bild des fernzusehenden Gegenstandes durch die Maschen des Gitters 7 hindurch auf den Mosaikschirm entworfen.

Mit Hilfe einer geeigneten Spannungsquelle, beispielsweise der Batterie 14, wird die Anode 6 auf einem Potential von beispielsweise + 1000 Volt gegenüber der Kathode 3, die sich auf Erdpotential befindet, gehalten. Die Netzelektrode 7 ist mit der Signalplatte 11 über einen Widerstand 15, eine Vor-Spannungsbatterie 16 und einen zweiten Widerstand 17 verbunden. Diese beiden Widerstände besitzen je eine Größe von 1 Megohm. Die Signalplatte ist über einen Widerstand 18, an dem die Bildsignale abgenommen werden und der eine Größe von ungefähr io⁴ Ohm besitzt, an Erde angeschlossen.

Zum Zweck der Fernübertragung eines Bildes wird der fernzusehende Gegenstand auf dem Mosaikschirm 8 abgebildet und dieser durch den Kathodenstrahl abgetastet. Der Kathodenstrahl erreicht seine maximale Geschwindigkeit an der Anode 6 und wird vor der Netzelektrode 7 wieder verzögert. Solange der Apparat sich nicht in Betrieb befindet, liegen die Elemente 10 des Mosaikschinnes auf Erdpotential. Wenn der Apparat in Betrieb genommen wird, jedoch noch kein Licht auf die Mosaikelemente auffällt, erreichen praktisch noch keine Elektronen, des Abtaststrahles die Mosaikelemente, weil sich diese auf Erdpotential befinden und die Kathode des Abtaststrahlrohres ebenfalls auf Erdpotential liegt. Es wird daher noch keine Sekundäremission erzeugt, und es findet somit auch keine Potential Verlagerung der Elemente infolge der Abtastung statt.

Wenn jedoch Licht auf die Elemente auffällt, werden in der Zwischenzeit zwischen zwei Abtastvorgängen auf jedem Element Photoelektronen freigemacht und somit eine positive Ladung der Elemente erzeugt. Beim nächsten Abtastvorgang wird ein solches Element von Strahlelektronen erreicht und sein Potential vermindert sich somit bis wiederum auf Erdpotential. Bei diesem Potentialwert kehren die Elektronen des Abtaststrahles wieder kurz vor Erreichung des Mosaikelementes um. Die Ladung, welche jedes Element zwischen zwei Abtastvorgängen annimmt, hängt von der Intensität des auf dasselbe auffallenden Lichtes ab, und bei jedem Abtastvorgang wird diese Ladung wieder abgeführt, so daß das betreffende Element wieder Kathodenpotential annimmt.
Bei diesem Betrieb sind die positiven Potentiale der Elemente niemals so hoch, daß der Kathodenstrahl eine Sekundäremission auf den Elementen hervorruft.

Das Feld zwischen der Anode 6 und dem Mosaikschirm 8 besitzt eine derartige Größe, daß einige Kraftlinien, die von der Anode ausgehen, auf dem Netz 7 enden, und daß andere Kraftlinien durch die Gitterdrähte 7 hindurchtreten und auf den Mosaikelementen 10 enden, wie in Abb. 2 dargestellt. Die Elektronen, welche durch die Belichtung auf den photoelektrischen Mosaikelementen freigemacht werden, werden durch dieses Feld beschleunigt und erreichen die Anode.

Die Anzahl derjenigen Kraftlinien, welche durch das Netz 7 hindurchtreten und auf den Mosaikelementen endigen, ist teilweise durch die geometrische Anordnung der Anode, des Gitters und des Mosaikschirmes (z. B. durch die Größe der Gitteröffnungen) und teilweise durch die Spannung bestimmt, welche .zwischen dem Gitter und der Anode liegt. Die Anzahl dieser Kraftlinien kann so stark erhöht werden, bis die Photoemission des Mosaikschirmes ihren Sättigungszustand erreicht. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastvorgängen nehmen die Elemente daher Potentiale an, die proportional den Intensitäten des auf sie auffallenden Lichtes sind, und bei jeder Abtastung wird das betreffende Element auf ein Gleichgewichtspotential zurückgeführt, welches gleich demjenigen der Kathode ist.

Die Potentialänderungen, welche bei der Ab- go tastung der Elemente auftreten, werden kapazitiv auf die gemeinsame Signalplatte 11 übertragen, und an dem Widerstand 18 können die Bildsignale abgenommen werden.

Die Kapazität zwischen der Signalplatte und Erde wird durch dieAnwesenheit der Netzelektrode nicht wesentlich erhöht.

Die Elektronen des Abtaststrahles besitzen bei ihrem Austritt aus der Kathode 3 eine gewisse kleine Anfangsgeschwindigkeit, so daß auch an der Anode 6 die Elektronengeschwindigkeit etwas höher ist als dem Beschleunigungsfeld zwischen der Anode und der Kathode entspricht. Es muß deshalb, um auf dem Mosaikschirm die Elektronengeschwindigkeit Null zu erzeugen, die Netzelektrode 7 um einen kleinen Betrag negativ vorgespannt werden, was durch die Batterie 16 geschieht.

Die Kathodenstrahlröhre nach Abb. 1 ist ferner mit einer ,zweiten Netzelektrode ausgerüstet, die jedoch nicht unerläßlich notwendig ist. Dieses zweite Gitter 19 liegt zwischen dem Gitter 7 und der Anode 6, und zwar sehr nahe an dem Gitter 7. Es wird beispielsweise mittels der Batterie 20 praktisch auf Anodenpotential gehalten. In diesem Fall ist die Geschwindigkeit des Abtaststrahles zwischen der Anode 6 und dem Gitter 19 konstant, und erst zwischen den beiden Gittern 7 und 19 findet eine Bremsung der Kathodenstrahlen statt, derart, daß diese die Geschwindigkeit Null annehmen. Im übrigen ist die Wirkungsweise der Einrichtung dieselbe, wie oben beschrieben.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Speichernde Bildfängerröhre, bei der sich vor der vom Kathodenstrahl abgetasteten Seite

   des Mosaikschirmes eine Gitterelektrode befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterelektrode angenähert das Potential der den Abtaststralhl erzeugenden, Kathode erhält.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Gitterelektrode (7) und der letzten Anode (6) des Abtaststrahkohres ein weiteres Gitter (19) befindet, das auf dem Potential dieser letzten Anode liegt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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