DE906577C - Bildzerlegerroehre mit Speicherwirkung - Google Patents

Description

Die neueren 'Bildzerlegerröhren arbeiten mit einem Abtaststrahl sehr geringer Geschwindigkeit von Null bis höchstens einigen Volt, der außerdem senkrecht auf die Speicherelektrode auftrifft. Dies wird dadurch erreicht, daß der Strahl im allgemeinen auf seinem ganzen Wege, vor allem aber im Bereich der Ablenkfelder, einem starken magnetischen Führungsfeld unterworfen wird. Die höchste in der Röhre vorkommende Geschwindigkeit der Elektronen beträgt dabei z. B. 25 Volt. Durch die Überlagerung der Ablenkfelder und des Führungsfeldes entsteht eine Ablenkwirkung, die um 90⁰ gegen die Ablenkrichtung verdreht ist, die bei fehlendem Führungsfeld auftreten würde. Die erste (Zeilen-) Ablenkung wird bei der bekannten Anordnung mit Hilfe zweier einander dicht parallel angeordneter Ablenkplatten vorgenommen, zwischen denen der Strahl parallel zur Plattenebene ausgelenkt wird. Die zweite ((Bild-)Ablenkung erfolgt magnetisch. Der wesentliche Vorteil solcher Röhren besteht bekanntlich darin, daß wegen der geringen Auftreffgeschwindigkeit des Abtaststrahls praktisch keine Sekundärelektronen ausgelöst werden, so daß der iStörimpuls zumindest zum großen Teil vermieden wird. Das senkrechte Auftreffen bewirkt außerdem, daß die Elektronen bis zu der dem Potential der ,Speicherfläche entsprechenden Geschwindigkeit abgebremst werden und nicht mit einer merklichen tangentialen Komponente an der Speicherfläche entlang gleiten.

Bei einer solchen Anordnung läßt sich erreichen, daß an der Mosaikelektrode gespiegelte Elektronen

hin und zurück im wesentlichen denselben Weg durch die Röhre nehmen. Arbeitet man z. B. mit magnetischen Ablenkfeldern und einem magnetischen Längsfeld zur 'Konzentration der Elektronen. so unterscheiden sich die Elektronenbahnen auf dem Hin- und Rückweg, kleine Elektronengeschwindigkeiten vorausgesetzt, nur durch geringe, einander entgegengerichtete Schraubenbewegungen um eine gemeinsame Hauptbahn. Eine entsprechende Erscheinung tritt bei Anwendung rein elektrischer Ablenk- und Abbildungsfelder auf, wenn das 'Elektron durch eine reine Abbremsung auf die Geschwindigkeit Null gespiegelt wird. Eine mit elektronischer Brechung verbundene, d. h. in einer gekrümmten Kurve erfolgende Spiegelung soll dabei also ausgeschlossen sein. Unter dieser Voraussetzung legt das (Elektron sogar genau denselben Weg zurück wie auf dem Hinlauf. Diese Gesetzmäßigkeit entspricht der Umkehrbarkeit von Strahlengängen in der Lichtoptik.

Bei der Erfindung wird von dieser Möglichkeit der Ele'ktronenfü'hrung Gebrauch gemacht und zugleich eine Trennung des von der 'Mosaikelektrode zurückkehrenden Elektronenbündels von den Elektronen des Abtaststrahles herbeigeführt. Es wird dadurch möglich, die bekannten Vorteile der eingangs beschriebenen Röhre beizubehalten und außerdem im gleichen Vakuumraum in besonders zweckmäßiger Weise eine Se'kundärelektronenvervielfachung durchzuführen. Das gleiche Verfahren kann benutzt werden, um den Bildstrom nicht in einen Vervielfacher, sondern auf eine kleinflächige und dementsprechend mit geringer Kapazität behaftete Aüsgangsanode zu richten. Der gegenüber den bisher bekannten Speicherröhren durch die Erfindung erreichte Vorteil bestellt darin, daß die von der Mosaikfläche zurückkehrenden Elektronen, die bei geeigneter Wahl der Stärke des Abtaststrahles voll durchmoduliert sind, in einem kleinen Ouerschnitt voll erfaßt werden. In den bislang be- j kannten Anordnungen treten dagegen starke 6tör- ι impulse (Schatteneffekte) auf, indem selbst bei großen Auffangflächen die Sekundarelektronen nicht gleichmäßig erfaßt werden.

Es ist bereits eine Speicherröhre bekannt, in der eine Vervielfachung vorgenommen wird und bei der sowohl der Abtaststrahl als auch die vom Mosaik zurückkehrenden Elektronen ein Umlenkfeld durchlaufen, so daß die letzteren aus dem Abtaststrahlengang herausgeführt und dann vervielfacht werden können. -.Bei dieser Anordnung wird jedoch die Umlenkung nach der zeilen- und bildmäßigen Ablenkung des Abtaststrahles vorgenommen. Dieses Ver- \ fahren ist wegen der dabei auftretenden verwickelten Feldverhältnisse und der Notwendigkeit, daß die Zeilen- und Bildablenkung durch das nachgeschaltete Umlenkfeld nicht verzerrt werden darf, praktisch kaum durchführbar. Überdies wird bei dieser Anordnung weder mit einer bei etwa ο Volt liegenden AuftrefEgeschwindigkeit noch mit senkrechtem Auftreffen des Strahles gearbeitet.

Erfindungsgemäß wird in einer Röhre mit einer Ablenkanordnung, bei der die vom abgetasteten Schirm zurückkehrenden Elektronen praktisch die gleiche'Bahn im umgekehrten Sinn durchlaufen wie die hinlaufenden, außerhalb des von den Ablenkfeldern und dem Schirm eingenommenen Raumes eine Umlenkung vorgenommen, bei der eine Trennung der hin- und rücklaufenden Elektronen stattfindet. Zweckmäßig durchlaufen dabei die Elektronen des Abtaststrahles vor dem Schirm ein ■Bremsfeld, so daß die zurückkehrenden Elektronen sofort ein Zugfeld vorfinden. Der Erfindungsgedanke ist von besonderer Bedeutung bei den eingangs beschriebenen Röhren, in denen der Abtaststrahl mit sehr geringer Geschwindigkeit und senkrecht auf die Speicherelektrode auftrifft.

Die bei der Durchführung der Erfindung möglichen Wege ergeben sich aus folgendem, allgemein gültigen Satz: Sollen die hin <und zurück laufenden Elektronen voneinander getrennt werden, so kann entweder ein elektrisches Umlenkfeld mit überlagertem magnetischem Führungsfeld in Längsrichtung oder ein magnetisches Umlenkfeld ohne magnetisches Führungsfeld benutzt werden; sollen dagegen beide iSlektronenarten auf denselben Bahnen laufen, so muß bei elektrischer Ablenkung ohne magnetisches Führungsfeld, bei magnetischer dagegen mit einem solchen Feld gearbeitet werden. Dementsprechend kann zur Aussonderung der modulierten Elektronen aus dem Abtaststrählengang ein konstantes elektrisches Feld dienen, wenn das starke magnetische Führungsfeld bis in den Aussonderungsraum hineinreicht. Andernfalls wird ein zum Abtastelektronenbündel senkrecht verlaufendes konstantes Magnetfeld verwendet, welches gegen das etwa vorhandene Führungsfeld zweckmäßig abzuschirmen ist.

Je nachdem, ob die Aussonderung, die erste Ablenkung und die zweite Ablenkung nach einem der beiden grundsätzlich möglichen Verfahren vorgenommen wird, sind insgesamt acht verschiedene - Kombinationen von Feldanordnungen möglich. Von diesen sind (jedoch vier von praktisch geringerer Bedeutung, da man in der Regel beide Ablenkungen entweder mit oder ohne Führungsfeld vornehmen wird. Nach dem augenblicklichen Stand der Technik dürfte einer Anordnung mit magnetischer Ablenkung und dem Ablenkfeld überlagerten Führungsfeld der Vorzug zu geben sein. no

Um die Wirkung des vom magnetischen Führungsfeld möglicherweise herrührenden Streufeldes im Umlenkraum auszuschalten, ist es zweckmäßig, die Aussonderung bei höheren Geschwindigkeiten vorzunehmen, als sie die Elektronen im Bereich der Ablenkfelder besitzen.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. In der Röhre 1 der Fig. 1 ist mit 2 ein Strahlerzeugungssystem bezeichnet, dessen Anode beispielsweise auf einer Spannung von -f- 500 Volt gegen Kathode liegt. Mit dieser Geschwindigkeit laufen die Elektronen in das durch einen Kreis 3 angedeutete, senkrecht zur Zeichenebene verlaufende magnetische Umlenkfeld. Der von links oben kommende Abtaststrahl wird hier in eine waagerechte Richtung umgelenkt und anschließend durch eine

Bremselektrode 4 auf eine Geschwindigkeit von ζ. ·Β. -j- 15"VoIt abgebremst. Vor dieser Elektrode befindet sich eine durchlochte Platte 8, die mit der Anode des Strahlerzeugungssystems und dem dazwischen befindlichen Wandbelag auf gleichem Potential liegt. Der weitere Verlauf des Elektronen-Strahles ist schematisch durch die Linie 5 angedeutet. Die Ablenk- und Konzentrierelemente sind der Übersichtlichkeit wegen fortgelassen. Das magnetische Führungsfeld erfüllt den ganzen Raum zwischen der Bremselektrode 4 und dem Mosaikschirm 6. Ihm sind zwei gekreuzte magnetische Kippfelder überlagert, von denen das eine eine Ablenkung aus der Zeichenebene heraus nach oben oder unten, das andere die Ablenkung in der anderen, in der Zeichenebene liegenden Richtung bewirkt. Auf der letzten Wegstrecke steht der Strahl wieder allein unter dem Einfluß des Führungsfeldes, so daß er senkrecht auf die Mosaik-

ao elemente 6 auftrifft. Die Signalplatte der Mosaikelektrode kann an (Kathodenpotential gelegt werden. Die zurückkehrenden Elektronen nehmen zwischen 3 und 6 praktisch denselben Weg mit dem einzigen Unterschied, daß die von ihnen ausgeführte Schraubenbewegung um die mittlere Bahn der Schraubenbewegung des Abtaststrahles entgegengerichtet ist. Im Umlenkfeld 3 wird das zurückkehrende Bündel nach links unten abgebogen, so daß es in den z. ;B. aus Prallgittern bestehenden Sekundärelektronenvervielfacher 7 gelangt. Das erste Prallgitter kann eine positive Spannung von 400 Volt besitzen, wodurch ein hoher Sekundäremissionsfäktor in der ersten Stufe erzielt und andererseits vermieden wird, daß die !Elektronen, statt auf das erste Prallnetz, auf den mit der Anode des Strahlerzeugungssystems verbundenen, auf 500 Volt liegenden Wandbelag gezogen werden. Der große Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, daß der Eingangsquerschnitt des Elektronenbündels im Vervielfacher klein, jedenfalls viel kleiner als die Mosaikfläche ist und daß die zurückkommenden Elektronen restlos erfaßt werden. Obwohl die Elektronen von ganz verschiedenen Mosaikelementen herkommen, werden sie auf ihrem Rückwege durch die Ablenkfelder wieder in im wesentlichen dieselbe Bahn geführt. Es kann also ein Vervielfacher mit einer kleinen Eintrittsöffnung verwendet werden, in den die Elektronen z. B. durch eine Blende geschossen werden oder, wenn auf eine solche Vervielfachung verzichtet werden soll, kann eine Sammelanode kleiner Abmessungen benutzt werden.

Fig. 2 zeigt schematisch, wie die Aussonderung mit Hilfe eines elektrischen ',Umlenkfeldes vorgenommen werden kann. Mit 11 und 12 sind hier zwei Ablenkplatten bezeichnet, an denen eine zeitlich konstante ,Spannung liegt. Dem elektrischen Feld ist ein magnetisches Führungsfeld überlagert, j welches parallel zur Zeichenebene von links nach | rechts verläuft. Die Stärke des Führungsfeldes ist i so gewählt, daß die Elektronen annähernd parallel zu den ^Ebenen der Platten ausgelenkt werden. Der aus der Richtung 13 vom ;Strahlerzeugungssystem kommende Abtaststrahl verläßt das System in der Richtung 14. Aus derselben Richtung kommen auch die vom Mosaik zurücklaufenden Elektronen. Sie werden jedoch durch das Ablenkfeld nach der entgegengesetzten Seite geführt, so daß sie das System in der Richtung 15 verlassen. Die Austrittsrichtung ist zu der Eintrittsrichtung des Abtaststrahles bei parallel.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Bildzerlegerröhre mit einer Ablenkanordnung, bei der die vom abgetasteten Schirm zurückkehrenden Elektronen die gleiche 'Bahn im umgekehrten Sinn durchlaufen wie die hinlaufenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Strahlerzeugungssystem und den Ablenkfeldern ein Umlenkfeld vorgesehen ist, welches die hinlaufenden Elektronen von den zurücklaufenden trennt.

2. Bildzerlegerröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung durch ein konstantes elektrisches Feld vorgenommen wird, dem ein magnetisches Längsfeld überlagert ist.

3. 'Bildzerlegerröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Längsfeld im Umlenkraum durch dieselbe Spule erzeugt wird wie das den Ablenkraum erfüllende magnetische Führungsfeld.

4. Bildzerlegerröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung durch ein magnetisches Querfeld bewirkt wird.

5. Bildzerlegerröhre nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung bei höherer Elektronengeschwindigkeit vorgenommen wird, als sie die Elektronen im 'Bereich der Ablenkfelder besitzen.

6. Bildzerlegerröhre nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronen des Abtaststrahles im Strahlerzeugungssystem zunächst eine hohe Geschwindigkeit erhalten und dann abgebremst werden.

7. Bildzerlegerröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronen des Abtaststrahles vor dem abgetasteten Schirm ein Bremsfeld durchlaufen.

8. Bildzerlegerröhre nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronen praktisch mit der Geschwindigkeit Null und vorzugsweise senkrecht auf den Schirm auftreffen.

9. Bildzerlegerröhre nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Sekundärelektronenvervielfacher oder eine kleinflächige Anode, in den bzw. auf die die von der Speicherelektrode zurückkommenden Elektronen durch das Umlenkfeld gerichtet werden. iao

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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