NO127547B - - Google Patents

Description

Elektronisk billedlagringsrør.

Oppfinnelsen angår et billedlagrings-rør med en billedlagringsskjerm, bestående av et ledende gitter som bærer et sjikt av kornformet dielektrisk materiale, som er i stand til å emittere sekundære elektroner. Det nye og karakteristiske ved oppfinnelsen er at nevnte sjikt av kornformet dielektrisk materiale er belagt med et ytterligere sjikt som er meget tynt sammenlig-net med det første sjikt, og er sammensatt av dielektrisk materiale med en høyere elektronemisjonskoeffisient enn nevnte kornformede dielektriske materiale i det første sjikt.

Under drift av et direkte-visende lag-ringsrør moduleres en elektronstråle som har vanlig tverrsnittsareal med et billed-signal og sveipes over en lagringsskjerm for å frembringe et tilsvarende ladningsavtrykk. Det resulterende ladningsavtrykk som frembringes på denne måte, på-virkes av flomelektroner for å redusere alle ladninger som er mindre enn et kritisk potensial, til potensialet for den tilhørende flomsprøytes katode, og for å lade alle potensialer som er høyere enn det kritiske potensial til det potensial som samlegitte-

ret holdes på. De potensialer som flom-sprøytens katode og samlegitteret holdes på, betegnes derfor som «stabile» potensialer. Det resulterende, gjentatte lagringsavtrykk som frembringes på den-

ne måte, brukes i sin tur til å styre strømmen av andre flomelektroner til en billedskjerm for å frembringe en synlig gjengivelse av ladningsavtrykk. Området for anvendelsen av et slikt direkte-visende lagringsrør er følgelig avhengig av den ha-

stighet med hvilken ladningsavtrykkene kan frembringes, dvs. av den avbildnings-hastighet som kan oppnås, og lengden av den tid som lagringsmønstret kan fasthol-des på lagringsskjermen. Begge disse para-metre er funksjoner av den anvendte lag-ringsskjerms karakteristikk.

For å muliggjøre stabil lagring, dvs. for

å fastholde et ladningsmønster i hvilket ladningsområdene ikke skrumper sammen eller vokser, er det nødvendig at lagringsflaten forsynes med et dielektrisk materia-

le som er kornet, f. eks. i form av pulver. Hvis flaten var glatt, som f. eks. av den type som fremstilles ved pådamping, ville der overhodet ikke bli noe stabilt område. Grunnen hertil er at flom- eller billedstrå-len med elektroner frembringer det som er kjent under betegnelsen «ved bombardement frembragt ledningsevne», hvilken ledningsevne bidrar til å utviske den skar-

pe grense mellom beskrevne og ikke beskrevne arealer og bevirke at grensen mellom dem forskyver seg den ene eller annen vei, slik at det billede som frembringes av det lagrede mønster, blir helt hvitt eller helt sort. Bruken av et dielektrisk pulver tjener til å bryte opp flaten tilstrekkelig til at der fåes et område med arbeidspo-tensialer så der ikke oppstår noen grense-bevegelse. Det er således klart at man trenger en lagringsskjerm som er laget av et dielektrisk pulver, for at man skal oppnå

at ved et direkte-visende lagringsrør skal arbeide riktig og stabilt på den ovenfor nevnte måte.

Av ovenstående fremgår det at den ved bombardement bevirkede ledningsevne frembragt av flomelektroner er skade-lig for virkemåten av et direkte-visende lagringsrør med mindre den reduseres ved at lagringsflaten brytes opp til korn. På den annen side er det lett å vise at avbildningen av et lagringsmønster på lagringsflaten er en enkel prosess i form av lad-ning av en kondensator, dvs. av ladnings-dielektrikumet, ved hjelp av en sekundærelektronemisjon som frembringes av en elektronstråle med høy energi og vanlig tverrsnittsareal. Da avbildningen finner sted i løpet av et meget lite tidsintervall, vil virkningen av bombardementslednings-evnen være forholdsvis uvesentlig i denne arbeidsfase selv om strålen med den høye strålingsenergi kanskje kunne ventes å frembringe øket slik ledning. Særlig av-henger avbildningshastigheten av den i lagringsdielektrikumet iboende kapasitans for den spenning som man ønsker å «av-bilde», og på sekundærelektronemisjons-forholdet for lagringsflaten. Det er således ønskelig at det dielektriske materiale som danner lagringsflaten, er av rimelig tykkelse for at lagringskapasitansen skal reduseres i en slik grad at kollektorkapasi-tansen blir overveiende og at flaten med dielektrisk materiale skaffer god sekun-dærelektronemis j on.

I henhold til foranstående er kravene for å lage en effektiv lagringsskjerm til bruk i den foran nevnte type rør for det første at det dielektriske materiale som danner lagringsflaten, er et pulver, for det annet at det kan sprøytes på og for det tredje at visse pulverparametre tilfreds-stiller visse optimale krav for å frembringe et stabilt område. Pulverpartiklene må f. eks. være forholdsvis store og ensartet for at den frembragte bombardementsled-ningsevne som frembringes av flomstrålen, skal bli forholdsvis lav og derved frembringe et stort og stabilt område. For det annet må sekundærelektronemisj onen fra lagringsflaten være så høy som mulig for av-bildning med stor hastighet.

Formålet med den foreliggende opp-finnelse er derfor å skille de to ovenfor nevnte krav fra deres sterkt begrensende innbyrdes avhengighet og således skaffe en lagringsskjerm med en lagringsflate med gjennomgående optimale karakteristikker, og et annet formål er å skaffe en lagringsskjerm som har en kornet lagringsflate med lav bombardementsfrembragt ledningsevne, særlig fra korn til korn, og høy sekundærelektronemisjon.

I overensstemmelse med oppfinnelsen får man et direkte-visende lagringsrør som omfatter en lagringsskjerm som har de ovenfor nevnte egenskaper, ved først å la-ge en lagringsskjerm på den måte som er beskrevet i U.S. patent 2 788 467. Det har vist seg at talkum er et optimalt dielektrisk materiale som egner seg når man skal lage lagringsflaten, fordi det kan sprøytes godt på og samtidig har en meget høy sekundærelektronemisjon. Magnesi-umflorid har på den annen side større elek-tronemisj onsforhold, men kan neppe sprøy-tes på i det hele tatt og vil ikke bygges opp til den nødvendige tykkelse på grunn av sine fysiske egenskaper i pulverform. I

overensstemmelse med oppfinnelsen legges

der et avsluttende tynt, pådampet lag med dielektrisk materiale med høy sekundær-elektronemisjonsforhold, såsom f.eks.mag-nesiumflorid over hele lagringsskjermens flate. Dette avsluttende sekundærelektron-emisjonslag kan eridog påføres over det berørende kollektorgitter for den ferdige lagringsskjerm som et siste trinn før det forsegles inn i rørkolben, for på lettvint måte å sikre mot forurensning. I praksis kan pådampingen således utføres over det berørende aluminiums samlegitter hvis denne type lagringsgitteroppbygning brukes, da det ikke fremkaller noen skadelige elektriske virkninger, fordi laget med magnesiumfluorid er tilstrekkelig tynt til å hindre enhver nevneverdig spenning i å bygges opp over det og interferere med samlegitter ets funksjon.

Det endelige pådampede lag med f. eks. magnesiumfluorid bør ha den høyest mu-lige sekundærelektronemisjon og fortrinns-vis ha en ved bombardement frembragt lav ledningsevne, særlig fra korn til korn. For å oppnå det tilsiktede formål med oppfinnelsen er der to grenser for tykkelsen av det anvendte pådampede lag av magnesiumfluorid. På den ene side må laget være tykt nok til å gi sin karakteristiske sekundærelektronemisjon til lagringsflaten og på den annen side må det ikke være så tykt at det frembringer en kontinuerlig glatt film over hele flaten og således bevirke fullstendig tap av et stabilt arbeids-område. Det er funnet at dette tykkelsesområde er fra 0,2 til 2 eller 3 bølgelengder av det grønne kvikksølvlys (5461 Ångstrøm) eller det gule natriumlys (5890 Ångstrøm). I praksis er dette tykkelsesområde mellom 800 Ångstrøm og 10 OOfl til 20 000 Ångstrøm.

De nevnte og andre trekk og formål med oppfinnelsen vil fremgå av følgende beskrivelse i forbindelse med tegningene, hvor fig. 1 viser et skjematisk snitt av et direkte-visende lagringsrør omfattende en lagringsskjerm ifølge oppfinnelsen, fig. 2 et oppriss av en forstørret del av lagringsskjermen ifølge fig. 1, fig. 3 et snitt 3—3 av lagringsskjermen på fig. 2, fig. 4 og 5 sterkt forstørrede snitt av kornkarakteri-stikken for lagringsflaten med riktig hhv. uriktig tykkelse av sekundærelektronemi-sjonslaget på flaten og fig. 6 en skjematisk skisse med et eksempel på en prosess for påføring av sekundærelektronemisjonsla-get ifølge oppfinnelsen på lagringsskjermen i lagringsrøret på fig. 1. Fig. 1 viser et direkte-visende mono-tone lagringsrør av den type som er beskrevet detaljert i U.S. patent 2 788 466. For bedre å forstå oppfinnelsen skal i det føl-gende beskrives en utførelse av en lagringsskjerm ifølge oppfinnelsen, som er særlig egnet for den type direkte-visende lagringsrør som er angitt i det ovenfor nevnte U.S. patent. Denne type direkte-visende lagringsrør omfatter en evakuert beholder 10 med en halsdel 11 og en flat endedel 12. Halsdelen 1.1 omslutter en elek-tronsprøyte 14 som er koblet til en signal-kilde 16 for å frembringe en elektronstråle som moduleres i overensstemmelse med det innkommende signal. Denne modulerte elektronstråle fokuseres ved hjelp av en fokuseringsspole 18 og avbøyes ved hjelp av et par avbøyningsspoler 20, 22. Fra den indre flate av endedelen 12 av beholderen 10 består røret av en billedskjerm 24, en lagringsskjerm 26 ifølge oppfinnelsen, et ionetilbakekastingsgitter 28 og så elektron-sprøyten 14, alt i den angitte rekkefølge. Der er også anbragt en flomsprøyte 30 rundt banen for elektronstrålen. Denne sprøyte 30 ligger ved halsdelen 11. Endelig inneholder røret elektroder 32, 33 og 34 som er anbragt konsentrisk omkring den indre flate av beholderen 10 mellom sprøyten 14 og endedelen 12. Flomsprøyten 30 er innrettet til å sende en flom av elektroner jevnt ut over hele arealet av lagringsskjermen 26. Under drift vil den modulerte elektronstråle sveipes over lagringsskjermen 26 ved hjelp av avbøyningsspolene 20, 22 for å frembringe ladningsavtrykk av signalet på sin lagringsflate. Dette ladningsavtrykk blir så påvirket av flomelektronene, hvorved det omformes til et gjen-tatt ladningsavtrykk som styrer strømmen av flomelektroner fra flomsprøyten 30 mot skjermen 24 for å frembringe en synlig gjengivelse av ladningsavtrykket. Fig. 2 og 3 viser i grunnriss hhv. i snitt en forstørret del av lagringsskjermen 26 for det direkte-visende lagringsrør på fig.

1. Lagringsskjermen 26 omfatter et under-støttende nettverk 40, på hvis ene side er anbragt et jevnt lag 42 sammensatt av korn av dielektrisk materiale, som f. eks. kulemalt talkum, og et tynt aluminium samlegitter 44 anbragt i kontakt med laget 42 av dielektrisk materiale; arealene av

laget 42 innenfor maskemellomrommene i gitteret 44 danner så lagringsflaten. Tykkelsen av laget 42 er av størrelsesordenen fra 0,025 til 0,0125 mm. Videre er aluminium-samlegitterets 44 masker anbragt under en viss vinkel til maskene i understøt-telsesnettet 40 for å redusere den såkalte flimmereffekt på flomelektronene som strømmer mot billedskjermen 24. Lagringsskjermen 26 kan lages efter den frem-gangsmåte som er beskrevet i det nevnte U.S. patent 2 788 467.

I henhold til oppfinnelsen pådampes en avsluttende tynn film 46 av dielektrisk materiale som har stor sekundærelektron-emisjonsevne, som f. eks. magnesiumfluorid, over hele lagringsskjermens 26 flate. Denne pådampede film 46 kan påføres før eller efter at aluminium samlegitteret 44 er anbragt i kontakt med lagringsflaten. Det er imidlertid å foretrekke å påføre den pådampede film 46 umiddelbart før inn-settingen av lagringsskjermen 26 i rørbe-holderen 10 for å redusere enhver mulighet for forurensning av lagringsflaten. På-dampningen av det sterkt sekundærelek-tronemitterende dielektrikum over de me-talliske deler av lagringsskjermen medfø-rer ikke noen skadelige elektriske virkninger da filmen 46 er tilstrekkelig tynn til å hindre en nevneverdig spenning i å bygge seg opp over den.

Når filmen 46 av magnesiumfluorid anbringes over lagringsskjermen 26, er det nødvendig med en viss tykkelse for å oppnå de før nevnte karakteristiske data for lagringsflaten. Først må man for at magnesiumfluoridet skal overføre sine sekun-dærelektronemitterende egenskaper til lagringsflaten, ha en viss minimal tykkelse av filmen 46. En forsiktig nedre grense for denne minimale tykkelse er beregnet å være den tykkelse som kan gjennomtren-ges av en 2 kV elektronstråle. Da sekun-dærelektronene ikke kan unnslippe fra den gjennomtrengningstykkelsen såvel som fra nærmere overflaten, vil noe tynnere fil-mer i virkeligheten være nesten like effek-tive som den ovenfor angitte. Med hensyn på beregningen av filmens 46 tykkelse (magnesiumfluorid) kan det vises at gjennomtrengningskraften av en elektronstråle gjennom aluminium er nesten den samme som gjennomtrengningskraften gjennom magnesiumfluorid. Det er påvist at en 3 kV elektronstråle kan trenge gjennom et alu-miniumslag på 800 Ångstrørns tykkelse. En tykkelse på 800 Ångstrøm tilsvarer 0,2 bøl-gelengde av både kvikksølvgrønt og natriumgult lys. Fig. 4 viser et sterkt forstør-ret snitt av det ledende bærenett 40 og laget 42 sammensatt av korn av dielektrisk

materiale som filmen 46 av magnesiumflu-

orid er anbragt på. Denne film 46 har rik-

tig relativ tykkelse i overensstemmelse med oppfinnelsen. Det skal bemerkes at filmen 46 av magnesiumfluorid ikke danner noe sammenhengende lag over de individuelle korn av dielektrisk materiale som danner laget 42.

På den annen side vil en film med magnesiumfluorid over talkumlaget 42 væ-

re en kontinuerlig glatt film når tykkelser av størrelsesordenen 2 til 3 bølgelengder av enten kvikksølvgrønt eller natriumgult lys nåes. Dette område tilsvarer en tykkelse av størrelsesordenen 10 000 til 20 0O0 Ång-

strøm. Mens en tykkelse på 20 000 Ång-

strøm bare er 0,002 mm, er tykkelsen av laget 42 i alminnelighet av størrelsesorden 0,06 mm. I overensstemmelse med oppfin-

nelsen må man imidlertid unngå en kon-

tinuerlig glatt film av den før nevnte type,

hvorfor tykkelsen av filmen 46 bør være mindre enn 20 000 Ångstrøm. Fig. 5 viser en sterkt forstørret del av laget 42 sammen-

satt av korn av talkum anbragt på den ene side av understøttelsesnettet 40. Hvis mag-nesiumfluoridfilmen blir kontinuerlig og glatt, slik som filmen 50 på denne figur, vil den bli for tykk til å gi de ønskede karak-

teristiske trekk for lagringsskjermen 26

ifølge oppfinnelsen. Det maksimale tykkelsesområde kan bestemmes ved analogi-betraktning med de karakteristiske trekk for en film av aluminium pådampet på tal-

kum. Dvs. en film av aluminium med en tykkelse på fra 2 til '3 bølgelengder kvikk-

sølvgrønt eller natriumgult lys begynner å

lede ved denne tykkelse og kan således an-

tas å være på nippet til å bli kontinuerlig.

Som det vil fremgå av ovenstående, er

det nødvendig å kontrollere tykkelsen av filmen 46 av magnesiumfluorid pådampet lagringsflaten på lagringsskjermen 26. Me-

toder til kontroll av tykkelsen av magnesiumfluorid pådampet over linser er vel kjent blandt fagfolk. En lignende prosess kan således tilpasses fremstillingen av lagringsskjermen 26 i overensstemmelse med oppfinnelsen. Et eksempel på en slik pro-

sess er vist på fig. 6, hvor lagringsskjermen 26 er anbragt inne i et pådampningskam-

mer 52 over en skål 54 fylt med magnesiumfluorid som skal pådampes. En linse 56 er montert i regulerbar avstand fra skå-

len 54 som inneholder magnesiumfluoridet,

og er innrettet til å belyses av en natrium-

gul lampe 58 på den måte som er vist på tegningen.

Hvis linsen 56 er i samme avstand fra

skålen 54 som lagringsskjermen 26, vil den indikere en tykkelse på 1/4 bølgelengde ved den første minimale refleksjon. Ved å be-

vege linsen 56 nærmere eller lengre bort fra skålen 54, kan man få mindre eller mere på lagringsskjermen 26 enn den på-

dampede tykkelse av materialet som indi-

keres av 1/4 bølgelengdepunktet for linsen.

En linse er å foretrekke fremfor et plant

glass til dette formål, da billedene av lam-

pen 52, fra to sider av den kan adskilles av øyet. Videre er brytningskoeffisienten for magnesiumfluorid bedre egnet til å gi mi-

nimal refleksjon for glass med en høy bryt-ningskoeffisient (optisk) av den type som brukes for linser.

For å pådampe en film 46 av riktig tyk-

kelse på lagringsskjermen 26 bringes en strøm til å flyte gjennom skålen 54 for å pådampe magnesiumfluoridet inntil det reflekterte bilde av lampen 58 fra den side av linsen 56 som er nærmest skålen 54, for-

svinner for første gang. Det annet punkt for minimal refleksjon tilsvarer 3/4 bølge-

lengdes tykkelse. For natriumgult lys ville disse tykkelser tilsvare 1470 hhv. 4400 Ång-

strøm, idet den ønskede tykkelse er fra 800

til 10 000 Ångstrøm.

Claims (6)

1. Elektronisk billedlagringsrør med en billedlagringsskjerm, bestående av et le-

dende gitter som bærer et sjikt av kornformet dielektrisk materiale, som er i stand til å emittere sekundære elektroner, karakterisert ved at nevnte sjikt av kornformet dielektrisk materiale er belagt med et ytterligere sjikt som er meget tynt sam-menlignet med det første sjikt, og er sammensatt av dielektrisk materiale med en høyere elektronemisjonskoeffisient enn nevnte kornformede dielektriske materiale i det første sjikt.

2. Billedlagringsrør som angitt i på-stand 1, karakterisert ved at det dielektriske materiale i nevnte andre sjikt er magnesiumfluorid.

3. Billedlagringsrør som angitt i på-stand 1 eller 2, karakterisert ved at nevnte andre sjikt har en tykkelse av fra 800 til 20 000 Ångstrøm.

4. Billedlagringsrør som angitt i noen av påstandene 1 til 3, karakterisert ved at nevnte første sjikt av dielektrisk materiale på i og for seg kjent måte er et ensartet tykt sjikt av individuelle talkumkorn.

5. Billedlagringsrør som angitt i på-stand 4, karakterisert ved at nevnte ens-artede tykke lag av individuelle talkumkorn er fra 0,0254 mm til 0,508 mm tykt."

6. Billedlagringsrør som angitt i noen av de foregående påstander, karakterisert ved at et metallgitter er anbragt i kontakt med nevnte første sjikt av dielektrisk rna-teriale, og at nevnte andre sjikt av dielektrisk materiale er avsatt ved fordampning over nevnte første sjikt og over nevnte gitter.