DE744196C - Kathodenstrahlroehre, bei der ein z. B. intensitaetsgesteuerter Elektronenstrahl auf einem Isolator ein Ladungsbild erzeugt - Google Patents

Description

• Kathodenstrahlröhre, bei der ein z. B. intensitätsgesteuerter Elektronenstrahl auf einem Isolator ein Ladungsbild erzeigt Die Erfindung bezieht sich auf Braunsche Röhren, insbesondere für Fernsehzwecke, bei denen durch einen z. B. intensitätsgesteuerten Kathodenstrahl das auf einem Isolator aufgezeichnete Ladungsbild durch Aufstäuben kleinster Körperchen sichtbar gemacht wird.
• Es ist bekannt, ein durch einen Kathodenstrahl auf einen Isolator, z. B. den Glasboden einer Braunschen Röhre, aufgezeichnetes Ladungsbild durch Aufstäuben von z. B. Bärlappsamen auf der der Kathode abgewandten Seite sichtbar zu machen. Da die Aufstäubung von außen erfolgt, erhält man je nach der Stärke der Isolierschicht ein mehr oder weniger stark verwaschenes Bild. Zur Neutralisation der Ladung läßt man bei dem Isolator eine geringe Leitfähigkeit zu, die abermals eine Verwaschung bedingt, oder aber man verwendet einen zweiten Elektronenstrahl zur Löschung. Bei einer anderen bekannten Ausführungsform erfolgt die Aufzeichnung des Ladungsbildes ebenfalls auf einem Träger mit Leitfähigkeit. Hierbei soll die Leitfähigkeit genügend groß sein, damit die elektrische Ladung den Wandungsteil derRöhre, auf dem das Ladungsbild entsteht, durchdringen kann. Hiermit ist aber automatisch auch eine ebenso gute Querleitfähigkeit verbunden, die ein Verwaschen des entstehenden Bildes zur Folge hat. Andernfalls müßte man zur Anwendung einer sog. doppelseitigen Mosaikelektrode schreiten, die schwer herstellbar und zum Abschluß eines Vakuumgefäßes denkbar ungünstig ist. Es ist auch bekannt, das Ladungs-bild durch eine im richtigen Zeitpunkt einsetzende Ionisation zu löschen. Dies setzt aber eine Kathodenstrahlröhre mit Gasfüllung voraus, die bekanntlich gegenüber einer Hochvakuumentladungsröhre große Nachteile aufweist.
• Bei einer Kathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung treten die geschilderten Nachteile nicht auf. Bei ihr wird dem Isolator, auf dem das Ladungsbild erzeugt und durch Aufstäuben sichtbar gemacht wird, eine auf hohem positivem Potential liegende Elektrode derart vorgelagert, daß sie die Teilchen auflädt. Außerdem ist die Spannung dieser Elektrode derart gewählt, daß der von ihr beschleunigte Elektronenstrahl den Isolator entgegengesetzt aufzuladen sucht. Hierbei wird erreicht, daß ein scharfes, unverwaschenes Bild entsteht, das sich besonders gut zur Projektion, und zwar sowohl zur diaskopischen als auch zur episkopischen eignet. Weiterhin aber erreicht man, daß das Ladungsbild durch die das Bild sichtbar machenden Teilchen gelöscht wird.
• Die Wirkungsweise der Anordnung möge durch folgende Überlegungen veranschaulicht werden: Theoretisch könnem sich auf der Oberfläche des Isolators zwei stabile Zustände des Potentials ausbilden. Der eine ist durch das Gleichgewichtspotential gegeben, das sich durch die Sekundäremission einstellt. Er würde dann eintreten, wenn der Isolator nur durch den Kathodenstrahl überstrichen würde. Der zweite stabile Zustand könnte sich ausbilden, wenn der Kathodenstrahl ausgeschaltet würde und die Teilchen auf den Schirm gelangen. Der Isolator würde sich dann auf das Potential der Elektroden aufladen, von denen die Teilchen ihre Ladung beziehen.
• Das Sekundäremissionsgleichgewicht und der dadurch bedingte stabile Zustand kommt in folgender Weise zustande: Bekanntlich erhält man beim Auftragen des Sekundäremissionskoeffizienten in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Primärelektronen eine Kurve, die zunächst vom Nullpunkt ansteigt und die Linie des Sekundäremissionskoeffizienteni überschreitet. Bei der für den Schnittpunkt geltenden Primärelektronengeschwindigkeit ist demnach die Zahl der ausgelösten Sekundärelektronen gleich der Zahl der auftreffenden Primärelektronen. Die Kurve steigt dann bis zu einem Maximum an und fällt in der Folge wieder ab. Hierbei wird die Linie des Sekundäremissionskoeffizienten i ein zweites Mal überschritten. Auch an dieser Stelle ist also die Zahl der Sekundärelektronen gleich der der Primärelektronen. Bei Glas als Isolator liegt dieser zweite Schnittpun4t etwa bei 5ooo Volt. Wird nun der Isolator mit Elektronen höherer Geschwindigkeit beschossen, so werden, da an dieser Stelle die Kurve unterhalb der Einslinie verläuft, weniger Sekundärelektronen ausgelöst, als Primärelektronen auftreffen. Der Isolator muß daher zwangsläufig negativer werden, und zwar so lange, bis die auftreffenden Elektronen so stark abgebremst werden, daß sie nur noch mit der Geschwindigkeit auftreffen, die. dem zweiten Schnittpunkt mit der Einslinie entspricht. Ist dieser Punkt erreicht, so wird wiederum ein Sekundärelektron durch jedes Primärelektron ausgelöst, und das Potential des Isolators bleibt stehen. Dieses Potential ist unabhängig von dem der die Sekundärelektronen aufnehmenden Sammelelektrode und hat gegenüber der Kathode einen festen Wert.
• Während der auftreffende Kathodenstrahl das Potential des Isolators auf einen festen Wert, z. B. 5ooo Volt, zu bringen trachtet, hängt die Höhe des zweiten stabilen Zustandes vom Potential der Elektrode ab, durch die die Teilchen geladen werden.. Diese liegt zweckmäßig auf Anodenpotential, z. B. auf 40 00o Volt. Die geladenen Teilchen können so lange zum Isolator fliegen, als ein Zugfeld besteht, diesen also ebenfalls auf ungefähr 40 000 Volt aufladen. Die Teilchen werden zu einer in ihrem Potential durch den Kathodenstrahl herabgesetzten Stelle des Isolators herangezogen, neutralisieren die durch den Kathodenstrahl aufgebrachte Ladung und springen wieder ab.
• Der Teilchenstrom kann den Raum zwischen Isolator und Elektrode kontinuierlich durchfließen, z. B. also quer zur Strahlrichtung, oder er kann im Rhythmus des Bildwechsels unterbrochen werden. Das An- und Abspringen der Teilchen geschieht im elektrischen Feld. Um allen Flächenteilen die gleiche Kapazität zu geben, kann gemäß der Erfindung auf der der Kathode abgewandten Seite des Isolators eine Metallbelegung oder ein Metallnetz vorgesehen werden.
• An Hand eines Ausführungsbeispiels, das in der Figur dargestellt ist, sei die Erfindung näher erläutert. Das Vakuumgefäß i enthält in üb- ! licher Weise ein Strahlerzeugungs- und Ablenksystem 2 und ist durch eine. Planglasplatte 3 parallel zu der ein Netz 4 angeordnet ist, abgeschlossen. Die Teilchen aus leitendem oder halbleitendem Stoff, z. B. Metall oder Graphit, sind mit 5 bezeichnet. Auf der Außenseite der Planglasplatte ist eine Metallisierung oder ein Netz 6 angebracht.
• Die Röhre wird wie folgt betrieben: Während der Aufnahme der Bildsignale liegt das Netz ¢ auf Anodenpotential. Während des.Bildrücklaufs hingegen wird es auf höheres positives Potential als die Anode gebracht. In diesem Augenblick fliegen alle Teilchen zum Netz 4, werden dort positiv aufgeladen und streben wieder der Planglasplatte zu. Der Abstand zwischen dem Netz 4 und der Planglasplatte ist zweckmäßig so gewählt, daß die Teilchen während einer Bilddauer, also z. B. während x/25 Sekunde, nicht bis auf die Planglasplatte 3 fallen können. An den Stellen, an denen der auftreffende Kathodenstrahl das Glas 3 aufgeladen hat, herrscht ein zusätzliches Feld, so daß die Teilchen dort bis zum Glas gelangen und so das entstehende Ladungsbild sichtbar machen. Ist der Abstand kleiner, so werden zwar alle Teilchen auf den Isolator auftreffen, es wird aber zu den vom Strahl getroffenen Stellen des Schirms ein stärkerer weiterer Teilchenstrom herangezogen, so daß der Teilchenstrom in seiner Dichte gesteuert ist. Auch auf diese Weise wird ein. projizierbares Bild gewonnen. Teilchen, die im Fluge vom Kathodenstrahl direkt getroffen werden, fliegen unmittelbar wieder zum Netz zurück, wo sie erneut geladen werden.
• Zur episkopischen Projektion wird man zweckmäßig reflektierende Teilchen verwenden. Andererseits ist die Dichte der praktisch stets schwebenden Teilchen überall so homogen, daß auch eine Diaprojektion durchaus möglich ist.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: _. Kathodenstrahlröhre, bei der ein z. B. intensitätsgesteuerter Elektronenstrahl auf einem Isolator ein Ladungsbild erzeugt, welches durch Aufstäuben geladener Teilchen entgegengesetzten Potentials sichtbar gemacht wird, insbesondere für Fernsehzwecke, dadurch gekennzeichnet, daß dem Isolator eine auf hohem positivem Potential liegende Elektrode derart vorgelagert ist, daß sie die Teilchen auflädt und daß die Spannung dieser Elektrode derart gewählt ist, daß der von ihr beschleunigte Elektronenstrahl den Isolator entgegengesetzt zu ihr aufzuladen sucht.
2. 2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch x, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen Isolator und Elektrode kontinuierlich von einemTeilchenstrom durchflossen ist.
3. 3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch z zur Verwendung für Fernsehzwecke, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilchenstrom im Rhythmus des Bildwechsels unterbrochen wird.
4. 4. Kathodenstrahlröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der von der Kathode abgewandten Seite des Isolators eine Metallbelegung oder ein Netz vorgesehen ist.
5. 5. Kathodenstrahlröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur vorzugsweise planen Isolatorplatte, z. B. zum Röhrenboden, ein Netz angeordnet ist, das die Teilchen auflädt.
6. 6. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 3 und 5 zur Verwendung für Fernsehzwecke, dadurch gekennzeichnet, daß bei senkrecht mit dem Boden nach unten gelagerter Röhre der Abstand des Netzes von der Isolatorplatte so groß ist, daß die Teilchen während einer Bilddauer nicht bis auf die Isolatorplatte fallen können und daß das Netz während des Bildrücklaufs so stark positiv gemacht wird, daß die Teilchen von der Isolatorplatte weggezogen werden. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: französische Patentschrift .... Nr. 804 151; österreichische 149 6=o; USA.- 1818769; Popular Wireless vom 18. Sept. 1937, S. 37, Abb. 2.