DE1012953B

DE1012953B - Anordnung mit auf Kathodenpotential stabilisierten Bildaufnahmeroehren

Info

Publication number: DE1012953B
Application number: DEE11004A
Authority: DE
Inventors: Denis Gordon Perkins
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1954-07-20
Filing date: 1955-07-15
Publication date: 1957-08-01
Also published as: US2875371A; GB799425A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Anordnungen mit Auf nahmerö'bren, wie sie zur Erzeugung von Signalen, die für Fernsehsendesysteme geeignet sind, verwendet werden.

Bei einer derartigen Anordnung ist vorgeschlagen, eine Aufnahmeröhre mit einer Fangelektrodie vom fotoelektrisch, empfindlichen Ladungsspeichartyp zu verwenden, und nachdem Ladungen in dieser Fangelektrode als Ergebnis von daraufgeworfenen Lichtbildern erzeugt sind, wird sie Zeile für Zeile durch einen Lichtfleck abgetastet, so daß Signale erzeugt werden, welche die Lichtbilder darstellen. Die geladenen Elemente der Fangelektrode werden mit einem Elektronenstrahl modriger Geschwindigkeit abgetastet, gleichzeitig während der Abtastung durch den Lichtfleck, so daß die Elemente der Fangeilektrode auf das Potential oder annähernd das Potential der Kathode, die den Elektronenstrom erzeugt, stabilisiert werden.

Bei einer derartigen Anordnung ist die Signalelektrode der Fangeiektrode mit einem Belastungswiderstand verbunden, und während des Betriebes werden zwei Signale in dem Bei as tungs widerstand erzeugt, wovon eines dem Potentialanstieg während der Abtastung durch den Lichtfleck entspricht und das andere dem Potentialabfall, wenn der Elektronenstrahl die Elemente der Fangelektrode auf Kathodönpotential stabilisiert. Das erstere ist das gewünschte Signal, und das letztere ist ein unerwünschtes· Signal. Obwohl das unerwünschte Signal theoretisch stets den gleichen Wert besitzt, so liefert es in der Praxis einen Störhintergrund für das gewünschte Signal,

Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Anordnung anzugeben, in der eine Zielelektrode gleichzeitig durch einen Lichtfleck und durch einen Kathodenstrahl abgetastet wird., bei der eine Trennung des unerwünschten und gewünschten Signals erfolgt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist: eine Anordnung mit einer Aufnahmeröhre vorgesehen, in der eine fotoelektrisch empfindliche Fangelektrode¹ gleichzeitig durch einen Lichtfleck und durch einen Elektronenstrahl abgetastet wird und in der die Abtastung in Gegenwart eines longitudinalen Magnetfeldes erfolgt, wodurch man den Elektronenstrahl die Zielelektrode in. orthogonaler Weise abtasten läßt, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Abtastung durch den Elektronenstrom der Elemente der Fangelektrode um eine Anzahl von Zeilen vom Lichtfleck verschoben wird, so daß infolge der Anwesenheit des longitudinalen magnetischen Feldes Foto·- elektronen, die während der Lichtfleckabtastung ausgelöst sind,, im wesentlichen von den Elektronen des Abtastelektronenstrahls getrennt werden, die nicht zum Entladen der Fangalaktrode benötigt werden, Anordnung mit auf Kathodenpotential
stabilisierten Bildaufnahmeröhren

Anmelder:

Electric & Musical Industries Ltd.,
Hayes, Middlesex (Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing, W. Bischoff, Patentanwalt,
Hannover, Hainhoelzerstr. 4 (Klagesmarkt)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 20. Juli 1954 und 6. Juli 1955

Denis Gordon Perkins, Southall, Middlesex

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

und eine Elektrode in der Aufnahmeröhre vorgesehen ist, die: so· angeordnet ist, daß sie im wesentlichen nur diejenigen Elektronen sammelt, die während der Abtastung durch den Lichtfleck ausgelöst sind.

Zum klaren. Verständnis der Erfindung und um diese leicht aueführen zu können, soll sie im folgenden mit Bezug auf die Zeichnung, die beispielsweise Ausführungen darstellt, beschrieben werden. In der Zeichnung ist

Fig. 1 eine schemiatische Ansicht einer Aufnahmeröhrenanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ist die Ansiaht eines Teiles einer anderen Ausfühirungsform einer Aufnahmeröhre, die zur Verwendung bei der Erfindung geeignet ist, und

Fig. 3, 4, 5, 6 und 7 stellen Anordnungen dar, um die Trennung zwischen den rücklaufenden. Elektronen des Abtaststrahtes und den durch den Lichtfleck ausgelösten Fotoelektronen zu verbessern.

Wie in Fig. 1 dargestellt, enthält eine Anordnung eine Aufnahmeröhre mit einer Hülle 1, die am Ende ein Fenster 2 hat, dicht bei dem sich eine Ladungsspeicher-Fangelektrode mit einer durchsichtigen, leitenden Elektrode 2 α befindet, einer isolierenden Platte2b, an deren der Elektrode2α abgewandten Fläche sich eine Anzahl von fotoelektrisch empfind-

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lichen Mosaikelementen 2 c befinden. Die Elektrode 2 a kann geerdet sein. Gegenüber den Elementen 2 a ist eine Maschenalektrode 2 d vorgesehen, die im Betrieb auf positivem Potential von ungefähr 5 Volt gehalten wird. Die Zielelektrode ist so angeordnet, daß sie Lichtbilder durch ein optisches System, das mit 3 bezeichnet ist, erhält, wobei die Bilder durch einen halb versilberten Spiegel 4 und durch «das Fenster 2 auf die Elemente 2 c geworfen werden. Hierdurch werden Fotoelektronen aus den Elementen 2 c ausgelöst und werden hauptsächlich durch eine innerhalb der HuIIe¹I angeordnete Anode 5 gesammelt. Die Elektrode kann im Betrieb auf beispielsweise einem positiven Potential von 200 Volt gebalten werden. Als Ergebnis der Auslösung von Fotoelektronen nehmen die Elemente der Fangalaktrode positive Potentiale an. Die Fangelektrode wird durch einen wandernden Lichtfleck abgetastet, der durch eine Kathodenstrahlröhre 6 erzeugt wird, deren Lichtfleck über ein optisches System 7 auf den halb versilberten Spiegel 4 geworfen wird, von welchem er auf die Elemente 2 c geworfen wird. Der Lichtfleck aus der Kathodenstrahlröhre 6 tastet die Fangelektrode ab, auf der das zu übertragende Lichtbild projiziert ist. Die Abtastung mit dam Lichtfleck verursacht die Auslösung von as weiteren Fotaelektronen, woraus sich eine weitere Erhöhung positiver Ladungen, die auf der Fangelektrode entwickelt werden, ergibt, wobei diese weiteren Fotoelektronen dazu dienen, die gewünschten Signale zu erzeugen. Die Anzahl der Fotoelektronen, die durch den Lichtfleck ausgelöst werden, hängt von den Potentialen ab, welche die Elemente 2 c durch das Lichtbild erhalten, und dadurch ergeben die durch den Lichtfleck ausgelösten Fotoelektronen eine Strahlmodulation übereinstimmend mit dien positiven Ladungen, welche durch das Lichtbild erhalten werden und die dazu dienen, die gewünschten Signale zu erzeugen, wie im folgenden weiter beschrieben wird. Die Fangelektrode wird durch einen Elektronenstrahl abgetastet, der dazu dient, ein Gleichgeiwichtspotential an den Elementen der Fangelektrode 6 herzustellen, das im wesentlichen dem Potential der Kathode eines Elektronenstrahlerzeugers, der in der Aufnahmeröhre angeordnet ist, entspricht und das den Abtaststrahl erzeugt. Der Kathodenistrahlerzeuger enthält eine Kathode 8, einen Kathodenschirm 9 und eine Begrenzerelektrodö 10. Diese Elektroden werden im Betrieb beispielsweise bei 0 Volt, bei — 20 Volt bzw. bei + 300 Volt erhalten. Der Elektronenstrom aus der Kathode 8 tastet die Elemente 2 c an. der Seite ab, die entgegengesetzt der ist, auf die das Lichtbild in orthogonaler Weise projiziert wird, zu welchem Zweck die Aufnahmeröhre 1 in ein long.itudinales Magnetfeld getaucht ist, das durch eine Solenoidspule 11, welche die Aufnahmeröhre umgibt, erzeugt wird. Die Abtastung des Elektronenstrahles aus der Kathode 8 wird durch die Anordnung von Abtastepulen 12 erzielt, welche dazu dient, den Elektronenstrahl in einander zugeordneten Richtungen abzulenken., wobei die Abtastung der Fangelektrade durch dein Elektronenstrahl und durch den Lichtfleck im Synchronismus erfolgt, für welchen Zweck ein geeigneter Abtaistgenerator vorgesehen ist, der Abtastströme nicht nur für die Spule 12, sondern auch für die Abtastspule 14 der Kathodenstrahlröhre 6 liefert, welche den wandernden Lichtfleck erzeugt. Während der Abtastung der Elemente 2 c durch den Elektronienstrom werden Elektronen in denn abtastenden Strom, die nicht durch die Fangelektrode aufgefangen sind, zu dem Elektronenstrahlerzeuger zurückgeworfen, wo sie durch die Begrenzerelektrode 10 gesammelt werden. Der durch die Kathode 8 erzeugte Elektronenstrom ,ist durch die ausgezogene Linie 15 angegeben und die zurückgeworfenen Elektronen durch die gestrichelte Linie 16. Fotoelektronen,, die während der Abtastung· durch den. Lichtfleck ausgelöst sind und die durch die gestrichelte Linie 17 dargestellt sind, werden auch infolge der Anwesenheit des longitudinalen Feldes, das durch das Solenoid 11 erzeugt ist, in Richtung auf den Elelctronenstrahlerzeuger geworfen. Gemäß der vorliegenden Erfindung tastet der Lichtfleck aus der Kathodenstrahlröhre 6 die Fangelektrode einige Zeilen vor dem Elektronenstrahl 15 ab, so daß die Fotoelektronen, die während der Lichtfleckabtastung ausgelöst werden, im Raum von den Elektronen vetrschoben sind, die während der Abtastung durch den Elektronenstrom ausgelöst sind, wobei beide Strahlen durch das Feld das Solenoids 11 fokussiert gehaitatii werden. Die Fotoelektronen 17 werden durch eins : Sammelelektrode 18 gesammelt, die dicht an dem Elektronenstrahlerzeuger angebracht ißt, und infolge- ^! dessen werden die Elektronen in dem Abtaststrahl 15 und die Fotoelektrode 17 im Raum getrennt und durch getrennteElektronen gesammelt, so daß die gewünschten und unerwünschten Signale tatsächlich getrennt sind.

Die Verschiebung zwischen dem Elektronenstrahl 15 und dem fotoelektrischen Strahl 17 kann zeitlich · etwas weniger als der Raster-Austastzeit entsprechend, d. h. einer Periode, die ungefähr 10 Abtast- _₍ zeilen entspricht, sein. Die Samtnel elektrode 18 kann mit einem Belastungswiderstand versehen sein, -an dem die gewünschten Signale erzeugt werden, vor- ! zugsweise, indessen stellt die Sammelelektrode 18 die '^: erste Dynode eines Elektronenvervidfachers dar, , dessen andere Dynoden bei 19 angegeben sind, wodurch die Fotoelektronen in dem Elektronenvervielfacher verstärkt werden können, so· daß ihr Pegel reichlich über dem Geräuschpegel der ersten Röhre das Verstärkers liegt, der üblicherweise dazu benutzt wird, um; die erzeugten Signale zu verstärken. Wife ^;| dargestellt, ist die letzte Elektrode des Vervielfachers ; mit einem Belastungswiderstand 20 verbunden.

Falls gewünscht, kann die in Fig. 1 dargestellte i Aufnahmeröhre einen Bildwandlerteil enthalten. Eia| Ausführungsbeispiel einer derartigen Anordnung ist^" in Fig. 2 dargestellt. Bei einer derartigen Anordmiung f wird das Lichtbild durch das optische System'3 aui ^;i eine fotaelektrische Kathode 21 geworfen, da§ .ein" Fotoelektronenbild auslöst, das auf «ine Eangelektrode zu beschleunigt wird, die einen Schirm 22 mit sahwach leitendem Dielektrikum und fatoelektrisdh empfindliche Mosaikelemente 2 c enthält. Die Elektronen aus der Fotokathode 21 werden auf einen Fokus durch die Solenoidspule 11 gehalten und werden, auf das Element 22 durch eine Ringelektrode 23 beschleunigt, die auf einem geeigneten Beschleunigungspotential gehalten, wird. Die Fotoelektronen treffen hierdurch auf das Element 22 mit einer ihrerseits hohen Geschwindigkeit auf, daß sie die Freigabe akieir großen Anzahl von Sekundärelektronen auslösen, so daß die Platte 22 positiv geladen wird. Diese positive Ladung wird durch die Platte 22 abgeleitet, so daß dia fotoelektrischan Elemente 2 c, die auf der Oberfläche des Elementes 22 angebracht sind, welche derjenigen, die auf der anderen Seite liegt als diejenige, auf die das Elektronenbild projiziert wird, ebenfalls positive Ladungen entnehmen. Die Elemente 2c werden dann in gleicher Weise abgetastet^ wie sie in bezug auf Fig. 1 beschrieben ist, wobei

Claims

Kathodenstrahlröhre, um dien wandernden Lichtfleck zu erzeugen, auf der Seite der Elemente 2 c angeordnet ist, die von der Kathode 21, wie dargestellt, wegliegt. Falls gewünscht, kann als zusätzliche Maßnahme, um sicherzustellen, daß die nicht aufgenommenen Elektronen des Elektronenstromas nicht durch die Sammelelektrode 18 für die Fotoelektronen aufgefangen werden, ein magnetisches Feld oder ein elektrostatisches Feld gegenüber dem Elektronenstrahl- erzeuger erzeugt werden, so daß die Fotoelektronen und die nicht aufgenommenen Elektronen, des Elektronenabtaststrahles divergieren, so daß der Abstand zwischen der Kollektorelektrode 18 und dem Elektronenstrahlerzeuger vergrößert werden kann. X5 Fig. 3 der Zeichnungen stellt ein Ausführungsbeispiel eines magnetischen Feldes dar, das für den im vorangehenden Absatz geschilderten Zweck geeignet ist. In dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel liegt dieses, anstatt daß das Solenoid 11 den ao Elektronenstrahlerzeuger umfaßt, kurz vor dem Elektronenstrahlerzeuger, so daß das magnetische Feld in der Nachbarschaft des Elektronenstrahlerzeugers divergiert. Die Elektronen und die Fotoelektronen werden ebenfalls diesen divergierenden Phasen 2S folgen, so daß der Elektronenstrahilerzeuger, der schematisch bei 24 abgebildet ist, und die Sammelelektrode 18, wie angegeben ist, weiter voneinander getrennt werden können. Fig. 4 gibt ein zweites Beispiel wieder, in dem eine zusätzliche Solenoidspule verwendet wird, die ein sahwaches Feld erzeugt gegenüber dem durch die Spule 11 erzeugten Feld, wobei der Elektronenstrahlerzeuger 24 und die Samimelelektrode 16 in das schwächere Feld der Spule 25 eingetaucht sind. Mit einer derartigen Anordnung wird eine Divergenz der Elektronen und der Fotoelektronen erfolgen, so daß der Elektronenstrahlerzeuger 24 und die Sammelelektrode 18 im größeren Abstand voneinander sein können. Fig. 5 und 6 stellen ein zweites Ausführungsbeispiel von magnetischen Mitteln dar, um denselben Zweck zu erreichen. Wie in Fig. 5 dargestellt, wird der zurückkehrende Elektronenstrahl 16 waiter von dam fotoelektrischen Strahl 17 in der Nähe des Elektronenstrahlerzeugers dadurch getrennt, daß drei Polschuhe 26, 27 und 28 angebracht sind, die so magnetisiert sind, daß die äußeren Elektroden 26 und 28 Nordpole sind und die Zwischenelektrode 27 ein Südpol ist. Diese Magnetisierung kann, wie in Fig. 6 dargestellt, erfolgen. Fig. 6 ist eine Seitenansicht der Anordnung in Fig. 5; die Magneten 29 und 30 sind außerhalb der Hülse 1 befestigt und haben Polschuhe 31, 32 und 33, die dazu dienen, die Polschuhe 26, 27 und 28 mit der dargestellten Polarität zu magnetisieren. Die letzteren haben Teile 34, 35 und 36, die sich bis in unmittelbare Nachbarschaft zu den Polschuhen 31, 32 und 33 erstrecken. Fig. 7 der Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel von elektrostatischen Mitteln dar, um einen größeren Abstand zwischen dem Elektronenstrahl und dem fotoelektrisahen Strahl zu erzielen, in dem zwei Paare von Ablenkelektrodan 37 und 38 verwendet werden, wobei die Ablenkelektroden 37 auf einem geeigneten negativen und positiven Potential, wie angegeben, gehalten werden, so daß die Ablenkelektroden in Verbindung mit dem Feld des Solenoids 11 eine Verschiebung des Elektronenstrahles und des Fotoelektronenstrahles in der Nachbarschaft des Elektronenstrahlerzeugeirs 24 und der Sammeilelektrodö 18 ergeben, so daß diese Elektroden, wie in den vorangehenden Ausführungsbeiepielen, welche in den Fig. 3 bis 6 dargestellt sind, weiter auseinandergelegt werden können. Um ein gutes Signal-Geräusch-Verhältnis zu erhalten und Störsignale zu vermeiden, ist es wünschenswert, daß die Fläche der Sammelelektrode für die Fotoelektronen oder je nachdem die erste Dynode klein gehalten wird, so· daß die Anzahl der Fotoelektronen, die durch diese Elektrode von den Lichtbildern aufgefangen werden, auf einem Mindieistwert gehalten wird. Zu diesem Zweck ist die Sammrfelektrode oder erste Dynode vorzugsweise in einem Fokuspunkt das Elektronenstrahls angeordnet, dar durch den Abtastlichtfleck erzeugt wird. Es ist wünschenswert, daß der Elektronenabtaststrahl, welcher durch den Elektronenstrahlerzeuger erzeugt wird, nicht scharf auf der Fangelektrode fokussiert ist, und daher kann die Sammelelektrode oder erste Dynode längs dar Röhre in bezug auf die Begrenzerelektroda 10 des Elektronenstrahlerzeiugers, auf welchem die nicht übernommenen Elektronen aus dem Elektronenaibtaststrahl gesammelt werden, verschoben sein. Paten ta ν s ρ r Cc 11 u.

1. Anordnung mit auf Kathodenpotential stabilisierten Bildaufnahmeröhren, in der einie fotoelektrisclh empfindliche Fangelektrode gleichzeitig durch einenLichtfleck und durch einen Elektronenstrom abgetastet wird und in dar die Abtastung in Gegenwart eines longitudinalen Magnetfeldes erfolgt, wodurch der Elektronenstrom die Zieilelektrode in orthogonaler Weise abtastet, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung durch den Elektronenstrom der Elemente¹ der Fangelektrode um eine Anzahl Zeilen von dem Lichtfleck verschoben ist, so daß infolge der Gegenwart des longitudinalen Magnetfeldes Fotoelektronen, die während der Lichtfleckabtastung ausgelöst werden, im wesentlichen von den Elektronen, des Abtastelektronenstrahls getrennt werden, die nicht zum Entladen der Fangelektrode benötigt werden., und in der Aufnahmeröhre eine Elektrode vorgesehen und so angeordnet ist, daß im wesentlichen nur die Elektronen gesammelt werden, die während der Abtastung durch den Lichtfleck ausgelöst werden.

2. Anordnung mit Aufnahmeröhren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Lichtfleck ausgelösten Fotoelektronen durch aina Sammelelektroda gesammelt werden, welche einen Teil eines Elektronenvervielfacheirs bildiet.

3. Anordnung mit Aufnahmeröhren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtbild und der wandernde Lichtfleck auf dieselbe Seite der Fangelektrode über einen halb versilberten Spiegel geleitet werden.

4. Anordnung mit Aufnahmeröhren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeröhre mit einer fotoempfindlichen Kathode ausgestattet ist, auf die ein Lichtbild projiziert werden kann, und Mittel vorgesehen sind, um Fotoelektronen, die aus der fotoelektrischen Kathode ausgelöst sind, auf die Fangelektrode zu beschleunigen, die eine Platte aus schwach leitendem Dielektrikum, hat, so daß positive Ladungen, die an der Platte erzeugt werden, zu den foto-

elektrisch empfindlicfaein. Elementen, die an der anderen Seite der Platte angebracht sind, absickern.

5. Anordnung mit Aufnahnueröbren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß magnetische oder elektrostatische

Mittel vorgesehen sind, um die Elektronenstrahlen in der Nähe das Elektronenstrahlerzeiugers der Aufnahmeröhre zu divergieren, so daß der Elektronenstrahlerzeuger und die Sammelelektrode für die Fotoelektronen weiter auseinandergelegt werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen