DE891305C - Entladungsroehre mit photoelektrischer Kathode - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Entladungsröhren-, bei denen auf eine Photokathode ein optisches Bild projiziert wird und bei denen die von der Photokathode ausgehende bildmäßige Elektronenemission auf einem Leuchtschirm wiederum als optisches Bild sichtbar gemacht oder mit einer Abtastblende bildpunktmäßig ausgewertet wird, um auf diese Weise Signale zu erhalten, die zur fernsehmäßigen Übertragung eines Bildes dienen können. Das Streben geht, dahin, derartige Kathoden im sichtbaren Spektralbereich oder für besondere Zwecke auch in bestimmten unsichtbaren Bereichen möglichst hoch und möglichst gleichmäßig empfindlich zu machen.

Es ist bekannt, eine neue Art von Gasentladungen zu erhalten, wenn man als Kathode einen Halbleiter verwendet, der mit einer geeigneten Schicht eines isolierenden Materials versehen ist. Die Entladung ist durch ihre geringe Spannung bei hohen Stromdichten und das Fehlen von Hittorfschem Dunkelraum und Kathodenfall charakterisiert. Diese Erscheinung trägt die Bezeichnung Spritzentladung.

Gemäß der Erfindung wird für Entladungsgefäße, insbesondere Bildwandler und Bildfänger- röhren mit Abtastblende eine Kathode verwendet, die aus einer Metallunterlage mit einer darauf befindlichen dünnen (etwa 0,1 mm starken) ,Schicht eines relativ gut leitenden Halbleiters besteht. Auf der Halbleiterschicht befindet sich ein hochisolierender Stoff in feinpulveriger Form. Dampft man darauf Silber in geeigneter Dicke, so bilden

sich nach der üblichen Formierung mit Sauerstoff und Cäsium auf den Pulverkörnern voneinander und von der halbleitenden Unterlage isolierte Elementarphotokathoden. Als Halbleiter eignet sich z.B. Aquadag, Siliciumkarbid oder Kupferoxyd, während für die pulverförmige Isolatorschicht im wesentlichen sauerstoffgesättigte Reduktionshalbleiter, wie Aluminiumoxyd, Tantaloxyd., Magnesiumoxyd, Siliciumoxyd, oder aber sauerstoffarme Oxydationshalbleiter, wie Kupferoxydul, in Betracht kommen. Die Art der Metallunterlage hat keinen. Einfluß auf die beabsichtigte Wirkung. Projiziert man auf das so hergestellte Raster ein optisches Bild, insbesondere das eines ultrarot strahlenden Körpers, so laden sich die einzelnen Elemente entsprechend der auf sie fallenden Energiemenge positiv auf. Durch diese Ladungen wird an der Oberfläche des Halbleiters über den kleinen Abstand der Isolierschicht eine hohe FeIdstärke erzeugt. Hierdurch werden mit dem Mechanismus des Tunneleffektes Elektronen ausgelöst, wobei die Menge der Elektronen durch die auf den einzelnen Photoelementen befindliche Ladungsmenge bestimmt wird." Die Elektronen treten mit einer Anfangsgeschwindigkeit von 20 bis 30 Volt aus. Es ist dabei möglich, daß ein Teil dieser Elektronen auf die Photoelemente trifft und dadurch eine Verwaschunig des Ladungsbildes entsteht. Im Hinblick auf die verhältnismäßig hohe Austrittsgeschwindigkeit der Elektronen wird die verursachte Störung nur sehr gering sein. Die Verwaschung des Ladungsbildes kann aber weiterhin dadurch in sehr geringen Grenzen gehalten werden, daß die ausgelösten Feldelektronen von einem starken Zugfeld erfaßt werden.

An Hand eines AusführungsbeispielB, das in der Abbildung dargestellt ist, soll die Erfindung näher erläutert werden. Es handelt sich hier um einen Bildwandler. Das Entladungsgefäß" 1 ist mit einem Lichteintrittsfenster- 2 verschlossen und enthält eine Photokathode 3» Gemäß der Erfindung besteht diese z. B. aus einer Kupferplatte, die mit einer dünnen Schicht von Kupferoxyd überzogen ist. Auf ihr befindet sich ein hochisolierender Stoff in feinpulveriger Form, also z. B. Quarzpulver. Auf diese Körnchen ist in üblicher Weise Silber aufgedampft, so daß sich auf den einzelnen Körnchen Silberkuppen bilden, die untereinander und mit der halbteitenden Unterlage keine Verbindung haben. Die Silberelemente werden in bekannter Weise, z. B. durch Sauerstoff und Cäsium, photoempfindlich gemacht. Auf die Photokathode 3 wird durch das Lichteintrittsfenster 2 ein optisches Bild projiziert. Die einzelnen Photoelemente laden sich gemäß der auf sie fallenden Lichtmenge positiv auf.· Die Zahl ' der durch den Photoeffekt weggehenden Elektronen wird durch die Zahl der, wie oben beschrieben, durch die an der Oberfläche des Halbleiters herrschende hohe Feldstärke ausgelösten Elektronen erhöht. Der von der Kathode ausgehende, in seiner . Dichteverteilung den Lichtwerten des optischen Bildes entsprechende Elektronenstrom wird durch ein magnetisches Konzentrierfeld in gekrümmter Bahn auf den Leuchtschirm 4 geführt, der zweckmäßig im Winkel zur Kathodenebene angeordnet ist. Zur Erzeugung des magnetischen Feldes dient das Spulensystem 5. Die austretenden Elektronen werden durch die Anode 6 beschleunigt.

Bekanntlich verschwinden die positiven Ladungen der Photoelemente erst nach sehr langer Zeit. Es muß daher für eine Löschung des Ladungsbildes gesorgt werden. Hierzu kann z. B. die am Anodenzylinder des Rohres- durch einen Lichtblitz ausgelöste Elektronenmenge verwandt werden, da dieser Zylinder durch den Formierungsprozeß mehr oder weniger mit Cäsium überzogen ist und eine genügende Photoempfindlichkeit besitzt. Zur Erzeugung der Löschelektronen kann auch eine Glühkathode dienen, deren Licht abgeschirmt wird. Der im Aueführungsbeispiel beschriebene Bildwandler eignet sich also zum Sichtbarmachen von Vorgängen, die mit einer gegen die Löschfrequenz kleinen Frequenz vor sich gehen.

Die erfindungsgemäße Kathode kann auch in einer Bildfänger röhre mit Abtastblende angeordnet werden. Die von der Kathode ausgehende Elektronenemission wird in die Ebene einer die Bildpunktgröße bestimmenden Blende, hinter der sich gegebenenfalls ein Sekundärelektronenverstärker befindet, abgebildet, und durch geeignete Magnetfelder in üblicher Weise über die Blende hinweggeführt. Hierdurch ergeben sich am Ausgang des Verstärkers Impulse, die infolge der Speicherung auch bei geringer Beleuchtung des Objekts ein günstiges Verhältnis von N<utzsignal<höhe zum Störpegel aufweisen. Da der Photoeffekt mit Sättigungsspannung arbeitet, besteht also auch, gegenüber den bisher bekannten Bildspeicherröhren ein Vorteil.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Photoelektrische Kathode, gekennzeichnet durch eine Metallunterlage, eine auf die Unterlage gebrachte dünne Schicht eines relativ gut leitenden Halbleiters, auf der sich ein hochisolierender Stoff in feinpulveriger Form befindet, und durch auf den einzelnen Körnchen befindliche photoelektrische, vorzugsweise Silber enthaltende Elemente.

2. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiter Aquadag, Siliciumkarbid oder Kupferoxyd dient.

3. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmige Isolatorschicht aus sauerstoffgesättigten Reduktionshalbleitern, z. B. Aluminiumoxyd, Tantaloxyd, Magnesiumoxyd oder Siliciumoxyd, besteht.

4. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 'daß die pulverförrnige Isolatorschicht aus sauerstoffarmen Oxydationshalbleitern, wie Kupferoxydul, besteht.

5. Bildwandler, gekennzeichnet durch eine photoelektrische Kathode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.

6. Bildwandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtschirm im Winkel zur Ebene der photoelektrischen Kathode liegt.

7. Bildwandler nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Photokathode ausgehende Emission mittels elektronenoptischer, vorzugsweise magnetischer Linsen auf den Leuchtschirm abgebildet wird.

8. Bildfängerröhre mit Abtastblende, gekennzeichnet durch eine Photokathode nach Anspruch ι bis 4.

9. Entladungsgefäß mit Photokathode nach

Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Löschung des auf der Photoelektrode befindlichen Ladungsbildes diffus auftreffende Elektronen dienen.

10. Entladungsgefäß nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschelektronen durch einen Lichtblitz am Anodenzylinder ausgelöst werden.

11. Entladungsgefäß nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschelektronen durch eine Glühkathode erzeugt werden, deren Licht abgeschirmt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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