DE1003791B

DE1003791B - Television recording tube with a picture electrode stabilized to the acceleration potential of the electrons in the scanning beam

Info

Publication number: DE1003791B
Application number: DEN9287A
Authority: DE
Inventors: Pieter Schagen
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1953-08-04
Filing date: 1954-07-31
Publication date: 1957-03-07
Also published as: BE530863A; CH324539A

Description

In Fernsehaufnahmeröhren kommt manchmal eine Bildelektrode aus Stoffen mit einem hohen spezifischen Zwischenwiderstand zur Verwendung, die als Halbleiter bezeichnet werden und die Eigenschaft haben, daß unter dem Einfluß eines Potentialunterschiedes Ladungsträger von einer leitenden Belegung an der einen Elektrodenoberfläche auf die gegenüberliegende Seite übertragen werden. Auf die eine Seite der Elektrode wird das Lichtbild projiziert; wenn eine photoelektrische Kathode zur Umwandlung des Lichtbildes in ein Elektronenbild da ist, handelt es sich um an der Elektrodenoberfläche fokussierte Elektronen. Außerdem wird diese Oberfläche von einem Elektronenstrahl abgetastet, dessen Treffstelle an der Elektrode einen kleinen Durchmesser hat. Infolge der hierbei auftretenden Photo- oder Sekundäremission werden an der Bildelektrode Elektronen ausgelöst und soviel wie möglich zu einer in der Nähe der Elektrode angeordneten Kollektorelektrode abgeführt.In television tubes, a picture electrode is sometimes made of materials with a high specificity Intermediate resistor for use, which are called semiconductors and have the property that under the influence of a potential difference charge carriers from a conductive occupancy on the an electrode surface can be transferred to the opposite side. On one side of the electrode the light is projected; when a photoelectric cathode for converting the light image in an electron image, the electrons are focused on the electrode surface. aside from that this surface is scanned by an electron beam, its point of impact on the electrode has a small diameter. As a result of the photo or secondary emissions that occur here, the picture electrode released electrons and as many as possible to one placed near the electrode Collector electrode discharged.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufnahmeröhre von der Art, bei der die Kollektorelektrode positiv in bezug auf die Kathode des Elektronenstrahlerzeugersystems ist und die Elektronen dieses Bündels die Bildelektrode mit großer Geschwindigkeit erreichen, wobei mehr Sekundärelektronen als die im Abtaststrahl vorhandene Anzahl frei werden. Die Wirkungsweise einer solchen Röhre beruht auf der von der Sekundärelektronenemission herbeigeführten Potentialverschiebung der in elektrischer Beziehung schwebenden Oberfläche der Bildelektrode.The invention relates to a pick-up tube of the type in which the collector electrode is positive in with respect to the cathode of the electron gun system and the electrons of this beam is the image electrode at high speed, with more secondary electrons than those in the scanning beam existing number become free. The mode of operation of such a tube is based on that of the secondary electron emission Induced potential shift of the electrically floating surface of the picture electrode.

Die Größe der elektrischen Aufladung je Bildelement der Elektrodenoberfläche und die Stärke des mit dem Abtaststrahl erhaltenen Signals sind von der Menge der an der Aufprallseite der Bildelektrode während der zwischen zwei Abtastungen verlaufenden Zeit abgeführten Elektronen abhängig. Durch das Anlegen einer negativen Spannung an die leitende Belegung der Bildelektrode in bezug auf die Kollektorelektrode kann man die Stärke des zum Abführen dieser Elektronen zur Kollektorelektrode erforderlichen elektrischen Feldes auf einen Wert einstellen, bei dem sämtliche Elektronen zum Kollektor gezogen werden. Der Steigerung der Feldstärke zum Entfernen der Sekundärelektronen an der Aufprallseite der Bildelektrode wird aber dadurch entgegengewirkt, daß unter dem Einfluß des Potentialunterschiedes zwischen der leitenden Belegung und der Kollektorelektrode Bildladung infolge der Leitfähigkeit der Bildelektrode verlorengeht. Eine Zunahme der Absaugfeldstärke für die Elektronen bedeutet eine stärkere Verschiebung des Oberflächenpotentials an der Aufprallseite der Bildelektrode unter dem Einfluß des Abtaststrahles und außerdem einen größeren Ladungsverlust beim Aufbau des Potentialmusters,The size of the electrical charge per picture element of the electrode surface and the strength of the signals obtained with the scanning beam are of the amount of those on the impact side of the picture electrode electrons removed during the time between two scans. By creating a negative voltage on the conductive coating of the picture electrode with respect to the collector electrode one can determine the strength of the required to carry these electrons away to the collector electrode Set the electric field to a value at which all electrons are drawn to the collector will. The increase in the field strength to remove the secondary electrons on the impact side the picture electrode is counteracted by the fact that under the influence of the potential difference between the conductive coating and the collector electrode image charge due to the conductivity of the Image electrode is lost. An increase in the suction field strength for the electrons means one greater shift of the surface potential on the impact side of the picture electrode under the influence of the scanning beam and also a greater loss of charge when building up the potential pattern,

Beschleunigungspotential der Elektronen im Abtaststrahl stabilisierten BildelektrodeAcceleration potential of the electrons in the scanning beam stabilized picture electrode

Anmelder:Applicant:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)NV Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Netherlands)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg I₁ Mönckebergstr. 7Representative: Dr. rer. nat. P. Roßbach, patent attorney,
Hamburg I ₁ Mönckebergstr. 7th

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 4. August 1953Claimed priority:
Netherlands 4 August 1953

Pieter Schagen, Eindhoven (Niederlande),
ist als Erfinder genannt wordenPieter Schagen, Eindhoven (Netherlands),
has been named as the inventor

welches die elektrische Übersetzung des zu übertragenden Bildes darstellt.which represents the electrical translation of the image to be transmitted.

Es ist bekannt, daß das Anlegen einer negativen Spannung an die mit einer leitenden Schicht bedeckten Oberfläche der Bildelektrode in bezug auf den Kollektor günstig ist, um Störsignale zu vermeiden. Diese entstehen durch die Rückkehr von Sekundärelektronen zur Oberfläche der Bildelektrode wegen Raumladungserscheinungen. In der bekannten Form ist die Wirkung derart, daß die an der Bildelektrodenoberfläche vom Abtaststrahl herbeigeführten Potentialschwankungen nicht zur Folge haben, daß das Oberfiächenpotential an der Aufprallseite der Bildelektrode höher wird, als es zum Instandhalten der benötigten Feldstärke für die Abfuhr von nahezu sämtlichen ausgelösten Elektronen zum Kollektor zulässig ist. Diese Bedigung beschränkt die Wahl der Intensität des Abtaststrahles.It is known that applying a negative voltage to those covered with a conductive layer Surface of the picture electrode in relation to the collector is favorable in order to avoid interference signals. These arise from the return of secondary electrons to the surface of the picture electrode due to space charge phenomena. In the known form, the effect is such that that on the picture electrode surface The potential fluctuations caused by the scanning beam do not have the consequence that the surface potential on the impact side of the picture electrode is higher than it is required to maintain the Field strength permissible for the removal of almost all released electrons to the collector is. This condition limits the choice of the intensity of the scanning beam.

Die Ergebnisse einer in bezug auf diesen Gegenstand angestellten Untersuchung sind bereits bekanntgegeben worden (»Zeitschrift für technische Physik«, 1938, Nr. 3, S. 63 bis 73, und »Telegraphen-, Fernsprech-, Funk- und Fernsehtechnik«, 1938, Nr. 8_r S. 285 bis 290). In diesen Artikeln wird die Aufmerksamkeit auf die Abhängigkeit gelenkt, die zwischen der Potentialeinstellung, der Belichtungsstärke und der Trägheit besteht, mit der die Potentialeinstellung zu einem anderen Wert übergeht. Infolgedessen treten Störungen bei der Wiedergabe schneller Bildänderungen auf. Ein sich schnell bewegender Gegenstand wird im Bild nicht klar wiedergegeben, und das Bild eines schnell aus dem Bildfeld entferntenThe results of an investigation carried out on this subject have already been announced ("Zeitschrift für Technische Physik", 1938, No. 3, pp. 63 to 73, and "Telegraphen-, Fernsprech-, Funk- und Fernsehtechnik", 1938, No. 8 _r pp. 285 to 290). In these articles, attention is drawn to the relationship that exists between the potential setting, exposure level, and the inertia with which the potential setting transitions to another value. As a result, there is a disturbance in the reproduction of rapid image changes. A fast moving object is not clearly reproduced in the picture, and the picture is quickly removed from the field of view

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Gegenstandes wird nicht hinreichend schnell unter- der Bewegung von Ladungsträgern zwischen zwei drückt. Bildelementen verschiedenen Potentials Rechnung zu Gemäß der Erfindung kann dieser Nachteil dadurch tragen ist. Der letztgenannte Ladungsverlust nimmt beseitigt werden, daß bei einer Fernsehaufnahmeröhre mit der Dicke der Elektrode zu. Hierbei ist darauf mit einer auf das Beschleunigungspotential der Elek- 5 zu achten, daß die Schwächung der Bildsignale nicht tronen im Abtaststrahl stabilisierten Bildelektrode, so groß ist, daß der Vorteil der Potentialverschiebung die aus einem Stoff mit hohem spezifischem Wider- hierdurch größtenteils rückgängig gemacht wird, stand und einiger Leitfähigkeit für Ladungsträger be- In der Zeichnung ist eine Ausbildung einer Fernsteht und einen Ladungsausgleich zwischen beiden sehaufnahmeröhre nach der Erfindung nebst den AnSeiten der Elektrode ermöglicht und bei der die eine io Schlußmitteln für die Zufuhr der erforderlichen Seite der Elektrode mit einer leitenden Schicht ver- Spannungen beispielsweise dargestellt, sehen ist, die Bildelektrode so dick ist wie ein Drittel Mit 1 ist die Glaswand einer im wesentlichen zylinder Abmessung eines Bildelementes und aus einem drischen Aufnahmeröhre dargestellt. Der Teil mit Material mit einem spezifischen Widerstand von dem größten Durchmesser ist mittels eines Glas-10¹¹ Ω cm besteht oder eine größere Dicke von hoch- 15 bodens 2 abgeschlossen, in dem ein Halterungsstens dem Dreifachen der Abmessung eines Bildele- isolator 3 für die Durchführung eines Metallträgers 4 mentes und einen spezifischen Widerstand besitzt, der der Bildelektrode 5 angeordnet ist. bei größerer Dicke einen entsprechend höheren Wert Ein Teil von geringerem Durchmesser ist vom hat, und daß die auf ein positives Potential stabili- flachen Boden 6 abgeschlossen, der außerdem als sierte Abtastseite der Bildelektrode gegenüber der 20 Träger der photoelektrischen Kathode 7 dient. Letztere leitenden Schicht einen Potentialunterschied aufweist, besteht aus einem lichtempfindlichen Stoff, der unter der zum Ladungsausgleich innerhalb einer Periode dem Einfluß von Lichtstrahlen Photoelektronen ausreicht. emittiert. Diese Photokathode kann von der allgemein Durch die Anwendung der Erfindung kommt die üblichen Zusammensetzung sein, so daß hierauf nicht Beschränkung in bezug auf die Intensität des Abtast- 25 näher eingegangen wird.The object is not pushed sufficiently quickly by the movement of load carriers between two. According to the invention, this disadvantage can thereby be borne. The latter charge loss will be eliminated in a television pickup tube that increases with the thickness of the electrode. Care must be taken to ensure that the attenuation of the image signals is not stabilized in the scanning beam, so that the advantage of the potential shift from a substance with a high specific resistance is largely reversed , stand and some conductivity for charge carriers in the drawing is a formation of a remote and a charge equalization between the two sehaufaufnahmemeröhre according to the invention, in addition to the sides of the electrode, and in which one io closing means for the supply of the required side of the electrode with a conductive one Layer tension is shown, for example, is shown, the picture electrode is as thick as a third. 1 shows the glass wall of an essentially cylindrical dimension of a picture element and a three-dimensional pickup tube. The part with material with a specific resistance of the largest diameter is made of a glass 10 ¹¹ Ω cm or a greater thickness of raised floor 2, in which a holder at least three times the dimension of a picture isolator 3 for the implementation a metal support 4 and has a specific resistance which is arranged on the picture electrode 5. with a greater thickness a correspondingly higher value. A part with a smaller diameter is from, and that the flat bottom 6 which is stable to a positive potential is closed, which also serves as the sierte scanning side of the picture electrode opposite the 20 carrier of the photoelectric cathode 7. The latter conductive layer has a potential difference, consists of a photosensitive substance, which is sufficient for charge equalization within a period of the influence of light rays photoelectrons. emitted. This photocathode can generally be of the usual composition, so that there is no further restriction on the intensity of the scanning.

Strahles in Wegfall. Hiermit wird zwar auf den Vor- In einem Seitenrohr 8 ist das Elektrodensystem 9 teil verzichtet, daß von der vom Abtaststrahl ge- zur Erzeugung und Intensitätsregelung des Abtasttroffenen Oberfläche der Bildelektrode stammende Strahlers angeordnet, dessen Achse auf die Mitte der Elektronen nicht zu dieser Oberfläche zurückkehren, Bildelektrode 5 gerichtet ist. Ablenkspulen 10 und 11 aber dies bildet keinen ernstlichen Nachteil. Der Ein- 30 dienen zur Erzeugung der Felder, unter deren Einfluß dieser Streuelektronen ist beträchtlich verringert fluß der Abtaststrahl die Bildelektrode rasterförmig worden, denn die Störung, die sie herbeizuführen ver- abtastet.Beam in omission. In a side tube 8, the electrode system 9 is indeed on the front partly waived the fact that from the scanning beam used to generate and regulate the intensity of the scanned Surface of the picture electrode originating radiator arranged, whose axis to the center of the Electrons do not return to this surface, picture electrode 5 is directed. Deflection coils 10 and 11 but this is not a serious disadvantage. The inputs 30 are used to generate the fields under their influence these scattered electrons are considerably reduced because the disturbance they cause has been scanned.

mögen, ist von der Aufladefähigkeit der Bildelemente Die Wand der Röhre ist mit einer leitenden BeIe-depends on the charging capacity of the picture elements. The wall of the tube is covered with a conductive layer.

abhängig. Je kleiner die Kapazität der Bildelemente gung 12 versehen, die elektrisch mit dem in der Nähe in bezug auf die leitende Belegung an der Rückseite 35 der Bildelektrode 5 angeordneten Kollertor 13 ver-addicted. The smaller the capacitance of the picture elements supply 12, the electrical with the one in the vicinity with respect to the conductive occupancy on the rear side 35 of the picture electrode 5 arranged roller gate 13

der Bildelektrode oder, was auf das gleiche hinaus- bunden ist.the picture electrode or whatever is tied to the same thing.

kommt, je mehr die Dicke des Halbleiters zunimmt, Die Bildelektrode 5besteht aus halbleitendem Matedesto weniger Ladung ist erforderlich, um eine be- rial und ist an der von der Photokathode 7 und dem stimmte Potentialänderung an der Oberfläche der Elektrodensystem 9 abgewandten Seite mit einer Bildelektrode herbeizuführen. Als notwendige Poten- 4° leitenden Schicht 14 versehen. Der spezifische Widertialänderung kann man die annehmen, bei der von stand des die Elektrode bildenden Materials beträgt einem Bildelement keine weiteren Streuelektronen mindestens ΙΟ¹¹ Ω cm. Es kann ein auf eine Metallaufgenommen werden. Bedingung ist, daß die negative platte aufgebrachtes glasartiges Email benutzt werden. Spannung an der leitenden Belegung der Bildelek- Es gibt Glasarten, die annähernd diesen spezifischen trode beträchtlich größer ist, wodurch bei der Bildung 45 Widerstand haben und zu einer dünnen Schicht gleichder Bildladungen, um das Potentialmuster zu erzielen, mäßiger Dicke und homogener Zusammensetzung vertrotz der Rückkehr von Sekundärelektronen zu den arbeitet sind. Eine Glasplatte von der erforderlichen Bildelementen der das Potential herabsetzende Ein- Stärke läßt sich durch Schleifen und Polieren gefiuß der negativen Spannung an der leitenden BeIe- nügend glatt machen.comes, the more the thickness of the semiconductor increases, the picture electrode 5 consists of semiconducting material the less charge is required to bring about a berial and is on the side facing away from the photocathode 7 and the correct potential change on the surface of the electrode system 9 with a picture electrode . Provided as a necessary 4 ° conductive layer 14. The specific secondary change can be assumed to be that at the point where the material forming the electrode stood at a picture element no further scattered electrons are at least ΙΟ ¹¹ Ω cm. It can be picked up on a metal. The condition is that the glass-like enamel applied to the negative plate is used. There are types of glass which approximate this specific electrode is considerably larger, so that they have resistance during formation and form a thin layer equal to the image charges in order to achieve the potential pattern, of moderate thickness and homogeneous composition despite the return from secondary electrons to the works are. A glass plate with the required picture elements of the single strength, which reduces the potential, can be made sufficiently smooth by grinding and polishing the flow of the negative voltage on the conductive side.

gung hinreichend groß ist, um die Bildelemente ohne 5° Die leitende Schicht 14 ist über den Widerstand 15 merkliche Verzögerung in diesen Zustand zu bringen. an den Minuspol der' Speisequelle 16 angeschlossen, Infolge der geringen Kapazität je Bildelement ist die deren Pluspol mit der Wandbelegung 12 verbunden hierzu erforderliche Ladung so gering, daß hieraus ist. Der Kollektor 13 hat das gleiche Potential wie die keine merklichen Störsignale entstehen können. Die Wandbelegung 12. Eine zweite Spannungsquelle 17 Potentialstabilisierung der Oberfläche der Bildelek- 55 liefert die geeigneten Spannungen zur Erzeugung des trode infolge des Abtaststrahles hat einen konstanten, Abtaststrahles und dient außerdem zum Anschließen annähernd der Spannung am Kollektor entsprechen- der photoelektrischen Kathode 7. An der Wandden Wert, und dieser ist unabhängig von dem Maße, belegung 12 sowie am Kollektor 13 liegt die Beschleuin dem die Oberfläche von bilderzeugenden Strahlen nigungsspannung; die Elektronen des Abtaststrahles getroffen wird. Nach jeder Abtastung, in der ein Bild- ^6o prallen mit großer Geschwindigkeit auf die Oberelement ein festes Potential erreicht, ändert sich das fläche der Bildelektrode 5 auf, da die von der Quelle Potential unter dem Einfluß der bilderzeugenden 16 gelieferte Spannung gering im Vergleich zur Be-Strahlen sowie die Elektronenzufuhr von der leiten- schleunigungsspannung der Quelle 17 ist. den Belegung; die Änderung während der zwischen Nachdem sich der Abtaststrahl einige Male über zwei Abtastungen verlaufenden Zeit bildet ein Maß ⁶5 die Trefffläche der Bildelektrode bewegt hat, nimmt für die Bildsignalstärke. die ganze Oberfläche ein mittleres Potential an, das Die Wahl des spezifischen Widerstandes des Mate- von der Spannung zwischen der leitenden Belegung rials, aus dem die Bildelektrode besteht, steht im Zu- und dem Kollektor, dem Strahlstrom, dem Widersammenhang mit dem Bildladungsverlust durch Elek- stand des Halbleiters und dem Sekundäremissionstronenableitung durch das Material, wobei außerdem 7° koeffizienten der Trefffläche abhängig ist. Es empfiehlttion is sufficiently large to bring the picture elements without 5 ° The conductive layer 14 is to bring about the resistor 15 noticeable delay in this state. connected to the negative pole of the 'supply source 16. As a result of the low capacitance per picture element, the charge required for this connected to the wall covering 12 is so low that there is no charge from it. The collector 13 has the same potential as no noticeable interference signals can arise. The wall covering 12. A second voltage source 17 potential stabilization of the surface of the picture electrode 55 supplies the appropriate voltages for generating the trode as a result of the scanning beam has a constant scanning beam and also serves to connect the photoelectric cathode 7, which corresponds approximately to the voltage on the collector Wall the value, and this is independent of the dimensions, occupancy 12 and on the collector 13, the acceleration voltage is the surface of image-generating rays; the electrons of the scanning beam are hit. After each scan in which a picture ^6o collide at high speed to the upper element a fixed potential is reached, modifies the surface of the picture electrode 5 because of the source potential under the influence of imaging 16 voltage supplied low compared to Be Rays as well as the supply of electrons from the conductive acceleration voltage of the source 17 is. the occupancy; the change during the time between After the scanning beam has moved a few times over two scans, a measure ⁶ 5 has moved the surface of the image electrode, takes for the image signal strength. The choice of the specific resistance of the material from the voltage between the conductive coating of which the picture electrode consists is in the supply and the collector, the beam current, the correlation with the picture charge loss through elec - State of the semiconductor and the secondary emission electron discharge through the material, with the 7 ° coefficient also being dependent on the impact area. It recommends

sich, die Emissionseigenschaften der Glasoberfläche zu verbessern; zu diesem Zweck kann ein Oxyd eines Alkali- oder eines Erdalkalimetalls in Form einer dünnen Schicht auf die Oberfläche aufgetragen werden. Die darauffolgenden Abtastungen steigern das Potential eines Bildelementes etwa bis zur Kollektorspannung, und durch Elektronenleitung zwischen zwei Abtastungen kehrt das Potential zum Mittelwert zurück.the emission properties of the glass surface to improve; for this purpose, an oxide of an alkali or an alkaline earth metal in the form of a thin layer can be applied to the surface. The subsequent scans increase the potential of a picture element approximately up to the collector voltage, and by electron conduction between two scans the potential returns to the mean value.

Während der Belichtung zwischen zwei Abtastungen wird infolge der bilderzeugenden Strahlen photoelektrische Emission in Verbindung mit Sekundäremission stattfinden und ein Teil der Ladungsträger entfernt, die durch Leitung aus der leitenden Belegung den Bildelementen zugeführt wurden. Die Potentialverschiebung verläuft dann weniger schnell, als wenn kein Licht auf die Bildelektrode fällt. In der zur Verfugung stehenden Zeit sinkt das Potential der Elemente in geringerem Maße. Das mehr oder weniger erfolgende Absinken des Potentials bildet ein Maß für die Intensitätsunterschiede der Signale der einzelnen Bildelemente.During the exposure between two scans, the image-forming rays become photoelectric Emission take place in connection with secondary emission and part of the charge carriers removed, which were fed to the picture elements by conduction from the conductive occupancy. The potential shift then runs less quickly than if no light falls on the picture electrode. In the available standing time, the potential of the elements decreases to a lesser extent. That more or less the resulting drop in potential forms a measure of the differences in intensity of the signals from the individual Image elements.

Claims

Patent claims:

1. A television recording tube with a picture electrode stabilized to the acceleration potential of the electrons in the scanning beam, which consists of a material with a high specific resistance and some conductivity for charge carriers, and which enables charge equalization between both sides of the electrode, and one side of the electrode with a conductive layer is provided, characterized in that the picture electrode is as thick as a third of the size of a picture element and consists of a material with a specific resistance ΙΟ ¹¹ Ω cm or a greater thickness of at most three times the size of a picture element and has a specific resistance, which has a correspondingly higher value with greater thickness, and that the scanning side of the picture electrode, stabilized to a positive potential, has a potential difference with respect to the conductive layer which is sufficient for charge equalization within one period.

2. television pickup tube according to claim 1, characterized in that the picture electrode from consists of a carrier made of conductive material on which a vitreous enamel is applied.

3. television pickup tube according to claim 1, characterized in that the picture electrode consists of a glass plate, which is provided on one side with a thin conductive layer.

4. television pickup tube according to claim 2 or 3, characterized in that the desired Surface smoothness of the picture electrode is created by grinding and polishing.

5. television pickup tube according to one of the preceding claims, characterized in that that the surface facing away from the conductive coating is covered with a substance with a higher secondary emission coefficient, z. B. is covered with an oxide of an alkali or alkaline earth metal.

Considered publications:
German patents nos. 901 792, 892 299.

1 sheet of drawings