DE1162001B - Elektronenentladungsvorrichtung, insbesondere Fernsehaufnahmeroehre - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

BIBLIOTHEK DES DEUTSCHEM PATENTAMTES

Internat. Kl.: HOIj

Deutsche Kl.: 21g-13/25

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

E 15322 VIII c/21g
6. Februar 1958
30. Januar 1964

Die Erfindung betrifft eine Elektronenentladungsvorrichtung, deren Fangschirm eine Schicht aus einem Material enthält, das beim Bombardieren mit Elektronen ausreichend hoher Geschwindigkeit die Eigenschaft der induzierten Leitfähigkeit zeigt, so daß auf der Schicht beim Abtasten mit Elektronen hoher Geschwindigkeit ein von der jeweiligen Intensität des Abtaststrahles abhängiges Ladungsbild erzeugt wird, welches durch Abtasten der Schicht mit Elektronen niedriger Geschwindigkeit ausgleichbar ist. Derartige Elektronenentladungsvorrichtungen finden beispielsweise beim Fernsehen oder für andere Zwecke Verwendung.

Unter der Eigenschaft der »induzierten Leitfähigkeit« wird dabei verstanden, daß das Material des Fangschirmes oder der Fangelektrode normalerweise nichtleitend oder halbleitend ist, jedoch leitend wird, wenn es mit einem Elektronenstrahl hoher Geschwindigkeit bombardiert wird. Vorrichtungen, bei denen Fangelektroden mit solchen Eigenschaften verwandt werden, sind bereits bekanntgeworden. Einige Beispiele finden sich in der deutschen Patentschrift 941545.

Sämtlichen bisherigen Einrichtungen ist gemeinsam, daß die Fangelektroden mit festen, dicht gepackten Schichten aus dem die Eigenschaft der induzierten Leitfähigkeit besitzenden Material aufgebaut sind. Derartige Fangelektroden weisen jedoch eine unerwünschte »Nacheilung« auf. Beispielsweise wird bei einer der in der obenerwähnten Patentschrift angegebenen Elektronenentladungsvorrichtungen auf die eine Seite der Fangelektrode ein Elektronenbild durch einen Strahl genügend hoher Geschwindigkeit projiziert, so daß eine induzierte Leitfähigkeit hervorgerufen wird. Die gegenüberliegende Seite der Fangelektrode wird mit einem Elektronenstrahl langsamer Geschwindigkeit abgetastet, wobei die auf der Fangelektrode durch das Elektronenbild erzeugte Ladungsverteilung im wesentlichen auf ein Gleichgewichtspotential ausgeglichen wird, um die für das Fernsehen geeigneten Bildsignale zu erzeugen. Die obenerwähnte Nacheilung offenbart sich dadurch, daß eine merkliche Zeit vergeht, bevor die Ladungen auf der Oberfläche der Fangelektrode auf ihren Gleichgewichtswert zurückgeführt werden. Beispielsweise kann bei einer festen Schicht von einer Stärke von 0,5 μ die Nacheilung mehrere Sekunden andauern. Dies ist ein unerwünschter Faktor. Aus diesem Grunde wurde es bislang für notwendig angesehen, die Materialschicht dünn zu halten (beispielsweise in der obenerwähnten Stärke), damit sie den erwünschten Effekt der induzierten Leitfähigkeit Elektronenentladungsvorrichtung,
insbesondere Femsehaufnahmeröhre

Anmelder:

Electric & Musical Industries Limited,

Hayes, Middlesex (Großbritannien)

Vertreter:

Dr. K. R. Eikenberg, Patentanwalt,

Hannover, Am Klagesmarkt 10/11

Als Erfinder benannt:

James Alec Lodge, Ealing, London,

Reginald Sidney Webley, Hayes, Middlesex

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 7. Februar 1957
und 27. Januar 1958 (Nr. 4225)

bei einer geeigneten Arbeitsspannung zeigt. Die obenerwähnte Nacheilung kann dadurch verursacht sein, daß die Nacheilung eine Eigenschaft des Materials selbst ist und/oder daß die Schicht so dünn ist, daß die Kapazität über die Schicht notwendigerweise groß ist.

Die Nacheilung der die Eigenschaft der induzierten Leitfähigkeit besitzenden Schicht wird vermindert, wenn erfindungsgemäß die Schicht aus lose gepackten Materialteilchen zusammengesetzt ist.

Zur Herstellung einer solchen Schicht wird zweckmäßig das Material in einer Gasatmosphäre auf den Fangschirm aufgedampft, wobei vorzugsweise die mittlere freie Weglänge der verdampften Materialteilchen geringer gehalten wird als der Gesamtweg, den diese Teilchen in dem Gas zurücklegen.

Die Stärke der lose gepackten Schicht kann 2 bis μ betragen. Als Material für eine solche Schicht hat sich rotes Antimontrisulfid als sehr geeignet erwiesen. Dieses Material, das als Fotoleiter bei Fernsehaufnahmeröhren mit fotoleitenden Fangschirmen, z. B. der Vidiconröhre, bekannt ist, wurde für Fang-

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schirme, die die Eigenschaft der induzierten Leit- auf das Potential der Schicht 3 gehalten wird. Die fähigkeit besitzen, bisher noch nicht in Vorschlag ge- beschleunigten Elektronen gehen durch die Schicht 3 ^bracIlt· hindurch und treten in die Schicht 4 ein. Dabei neh-Im weiteren Verfolg kann der Fangschirm mehrere men die Elementargebiete der Schicht 4 verschiedene lose gepackte Schichten enthalten. Auch kann die 5 Leitfähigkeiten an, und zwar in Abhängigkeit von Anordnung so getroffen sein, daß die Schicht eine der Intensität der entsprechenden Gebiete des Elek-Stärke von 2 bis 3 μ besitzt. Dabei können die tronenbildes, welche ihrerseits wiederum von der festen Schichten aus dem gleichen Material bestehen Belichtung der entsprechenden Elementargebiete des wie die lose gepackte Schicht oder auch aus davon optischen Bildes abhängen. Dies ergibt ein Ladungsverschiedenem Material. io muster auf derjenigen Oberfläche der Schicht 4, die Weitere Einzelheiten werden in Ausführungs- zum Elektronenstrahlerzeuger hinweist, sowie einen beispielen an Hand der Zeichnungen näher er- Stromfluß durch die Schicht 4, der größer ist als der läutert. Dabei zeigt Strom der Bildelektronen, so daß eine Stromverstär-Fig. 1 die Anwendung der beschriebenen Schicht kung auftritt. Die genannte Oberfläche der Schicht 4 bei einer Fernsehaufnahmeröhre, ₁₅ wird durch einen Elektronenstrahl aus dem Elek-Fig. 2 im vergrößerten Maßstab eine Modi- tronenstrahlerzeuger abgetastet, wodurch die erfikation des Fangschirmes der Vorrichtung nach wähnten Elementargebiete wieder auf üir Gleich-Fig-1-gewichtspotential gebracht werden. Der Strahl aus Die in F i g. 1 gezeigte Fernsehaufnahmeröhre der Kathode 9 tastet die Oberfläche des Fangschirmes entspricht in ihrem allgemeinen Aufbau der Fig. 3 20 in Gegenwart eines logitudinalen Magnetfeldes ab, der bereits erwähnten deutschen Patentschrift welches durch eine Solenoidspule 15 erzeugt wird, so 941545, ist jedoch innerhalb ihrer evakuierten daß der Abtaststrahl auf der Fangelektrode im w&- Hülle 1 mit einem beschriebenen Fangschirm ver- sentlichen senkrecht zur Abtastbewegung auftrifft, sehen. Dieser Fangschirm enthält ein leitendes Das Gleichgewichtspotential der Fangeleköode Netz 2, welches beispielsweise 240 Zwischenräume 25 entspricht im wesentlichen dem Potential der Kapro Zentimeter besitzt. Auf diesem Netz ist eine thode 9. Bei der vorangehend beschriebenen Ausdünne durchgehende Schicht 3 aus leitendem Ma- führungsform wird die leitende Schicht 3 auf einem terial, beispielsweise Aluminium, angebracht, welche positiven Potential von beispielsweise 100 V in bezug als Träger für eine durchgehende Schicht 4 aus einem auf die Kathode 9 gehalten, so daß ein positives Material dient, das beim Bombardieren mit Elek- 30 Ladungsbild auf der abgetasteten Oberfläche der tronen die Eigenschaft der induzierten Leitfähigkeit Schicht 4 erzeugt wird. Dieses positive iil i Di Shih 3 k i idi bk id d bh

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zeigt. Die Schicht 3 kann in irgendeiner bekannten wird dann durch den Abtaststrahl von niedriger Ge-

Weise hergestellt sein, beispielsweise dadurch, daß schwindigkeit entladen. Das Entladen der Elementar-

zunächst auf der Oberfläche des Netzes 2 ein KoI- gebiete der abgetasteten Oberfläche erzeugt die BiId-

lodiumfilm gebildet und dann Aluminium auf diesen 35 signale über einen Widerstand 16, der mit der leiten-

Kollodiumfilm aufgedampft wird, worauf schließlich den Schicht 3 verbunden ist. Die erforderlichen Po-

der Kollodiumfilm durch Erhitzen entfernt wird. tentiale für die Elektroden 9, 10, 11, 12 und 13 kön-

An dem einen Ende der Hülle 1 ist eine foto- nen von einer Quelle 17 abgenommen werden, über

elektrische Kathode 5 im Kontakt mit einer trans- die ein Potentiometer 18 gelegt ist, an dessen zahl-

parenten leitenden Elektrode 6 angeordnet. Mit die- 40 reiche Abgriffe die Elektroden angeschlossen sind,

ser Einrichtung wird ein optisches Bild eines Gegen- Die Kathode 9 wird auf Erdpotential gehalten, die

Standes, das von einem (in der Zeichnung nur an- Kathodenabschirmung 10 auf einem negativen Po-

gedeuteten) Linsensystem auf die Kathode 5 pro- tential in bezug auf Erde, die Beschleunigungs-

jiziert wird, übertragen. Durch das optische Bild elektrode 11 auf einem positiven Potential in bezug

werden aus der Kathode 5 Fotoelektronen freigesetzt, 45 auf die Kathode 9, die Wandanode 12 auf einem

die mittels einer Elektrode 7 gegen die Fangelektrode hohen positiven Potential in bezug auf die Kathode 9

beschleunigt und mittels einer Fokussierspule 8 und die Verzögerungselektrode 13 auf einem etwas

fokussiert werden. In dem Beispiel der Fig. 1 wer- geringeren positiven Potential als die Wandanode 12.

den die Fotoelektronen durch das Netz 2 und durch Die Schicht 4 ist eine poröse Schicht, die aus

die dünne, durchgehende Schicht 3 des leitenden Ma- 50 locker gepackten Partikeln zusammengesetzt ist. Ein

terials hindurch auf die Schicht 4 geworfen. geeignetes Material, aus dem die Schicht 4 gebildet

Die Oberfläche der Schicht 4 auf der der Foto- werden kann, ist rotes Antimontrisulfid. Zum Bilden

kathode abgelegenen Seite ist so eingerichtet, daß sie der porösen Schicht wird das Antimontrisulfid unter

von einem Elektronenstrahl niedriger Geschwindig- geringem Gasdruck auf die leitende Schicht 3 auf-

keit abgetastet werden kann. Dieser Elektronenstrahl 55 gedampft. Das Gas kann Luft, Argon, Xenon oder

niedriger Geschwindigkeit wird in einem Elektronen- ein anderes geeignetes Gas sein. Der Gasdruck kann

strahlerzeuger erzeugt, der eine Kathode 9, eine Ka- beispielsweise 0,3 Torr bei Verwendung von Xenon

thodenabschirmung 10 und eine Beschleunigungs- sein, es kann jedoch auch ein höherer Gasdruck von

elektrode 11 enthält. Der Elektronenstrahl wird beispielsweise 1 Torr oder mehr verwendet werden,

durch eine Wandanode 12 beschleunigt und dann 60 Die mittlere freie Weglänge der verdampften Teil-

durch eine Verzögerungselektrode 13 verzögert. Da- chen in dem Gas soll merklich geringer sein als die

mit der Elektronenstrahl die Oberfläche der Schicht 4 Entfernung, über die der Verdampfungsvorgang

abtasten kann, sind Abtastspulen 14 vorgesehen. stattfindet. Beispielsweise kann zur Erzeugung einer

Die aus der Fotokathode 5 austretenden Foto- Schichtfläche von 1 cm² die mittlere freie Weglänge

elektronen werden auf eine geeignet hohe Geschwin- 65 0,01 cm betragen, während die Verdampfungsquelle

digkeit beschleunigt, indem die Elektrode 6 auf einem in einer Entfernung von 1 cm von dem Fangschirm

geeigneten negativen Potential und die Elektrode 7 angeordnet ist. Die poröse Schicht kann eine Stärke

auf einem geeigneten positiven Potential in bezug von mehr als 0,5 μ aufweisen. Es wurde gefunden,

daß bei einer Stärke der Schicht von 2 bis 3 μ die Nacheilung etwa Ve Sekunde oder weniger beträgt.

Mitunter kann das Verstärkungsmaß einer porösen Schicht geringer sein als das Verstärkungsmaß einer festen Schicht von gleicher Dicke. Jedoch liegt bei 5 einer festen Schicht von beispielsweise 0,5 μ die Geschwindigkeit des Elektronenstroms, der zum Erzeugen einer induzierten Leitfähigkeit mit maximaler Verstärkung benötgt wird, in der Größenordnung von etwa 12 kV und bei einer Stärke von 2 μ sogar in der Größenordnung von etwa 24 kV. Demgegenüber tritt mit einer porösen Schicht von 0,5 μ Stärke die maximale Verstärkung bei einer Elektronengeschwindigkeit von 3 kV auf, wobei allerdings das Verstärkungsmaß noch sehr gering ist. Es wurde jedoch gefunden, daß bei einer porösen Antimontrisulfidschicht von 2 μ Stärke eine Elektronengeschwindigkeit von 7 kV etwa eine zehnfache Verstärkung hervorruft.

Bei einer porösen Schicht wird die Dielektrizitätkonstante der Schicht vermindert mit dem Ergebnis, daß für die gleiche Schichtdicke die Kapazität über die Schicht im Vergleich zu der einen festen Schicht herabgesetzt wird. Auf diese Weise wird lediglich durch Ersatz der festen Schicht durch eine poröse Schicht der gleichen Stärke die durch die Kapazität hervorgerufene Nacheilung gleichermaßen vermindert. Es wurde gefunden, daß bei einer porösen Schicht aus Antimontrisulfid von etwa 2 μ Stärke die Gesamtnacheilung nicht die kapazitive Nacheilung überschreitet.

An Stelle von Antimontrisulfid sind auch andere Stoffe zum Aufbau der Schicht geeignet, beispielsweise Arsentrisulfid, Siliziummonoxyd, Siliziumdioxyd, Magnesiumfluorid, Calciumfiuorid und Zinksulfid. Diese Stoffe können ebenfalls in poröser Form aufgebracht werden.

Falls es gewünscht wird, kann in der in Fig. 2 gezeigten Weise nach dem Aufbringen der Schicht 4 eine dünnere feste Schicht 20 aus einem Material, das beim Bombardieren die Eigenschaft der induzierten Leitfähigkeit zeigt, auf der Schicht 4 angeordnet werden. Diese feste Schicht 20 ist dabei so angebracht, daß sie in Richtung des Abtaststrahles weist. Sie kann durch Verdampfen des Materials im Vakuum erzeugt werden. Falls es gewünscht wird, kann auch vor dem Niederschlagen der porösen Schicht 4 zunächst eine feste Schicht auf dem leitenden Netz 3 niedergeschlagen werden. Weiterhin kann auch an Stelle von oder zusätzlich zu einer oder verschiedenen der zusätzlichen festen Schichten eine solche Schicht verwendet werden, die die poröse Schicht auf beiden Seiten aufweist. Die feste Schicht oder die festen Schichten können sehr dünn sein, beispielsweise von 0,1 μ Stärke, weiterhin können sie aus dem gleichen Material wie die poröse Schicht gebildet sein oder aber aus davon verschiedenem Material.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektronenentladungsvorrichtung, insbesondere Fernsehaufnahmeröhre, deren Fangschirm eine Schicht aus einem Material enthält, das beim Bombardieren mit Elektronen ausreichend hoher Geschwindigkeit die Eigenschaft der induzierten Leitfähigkeit zeigt, so daß auf der Schicht beim Abtasten mit Elektronen hoher Geschwindigkeit ein von der jeweiligen Intensität des Abtaststrahles abhängiges Ladungsbild erzeugt wird, welches durch Abtasten der Schicht mit Elektronen niedriger Geschwindigkeit ausgleichbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (4) aus lose gepackten Materialteilchen zusammengesetzt ist.

2. Verfahren zur Herstellung einer Elektronenentladungsvorrichtung mit einer aus lose gepackten Materialteilchen zusammengesetzten Schicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Schicht in einer Gasatmosphäre auf den Fangschirm aufgedampft wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Gasdruck, bei dem die mittlere freie Weglänge der verdampften Materialteilchen geringer ist als der Gesamtweg, den diese Teilchen in dem Gas zurücklegen.

4. Elektronenentladungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus rotem Antimoniumtrisulfid aufgebaut ist.

5. Elektronenentladungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht eine Stärke von 2 bis 3 μ besitzt.

6. Elektronenentladiingsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fangschirm mehrere lose gepackte Schichten enthält aus einem Material, das beim Bombardieren mit Elektronen ausreichend hoher Geschwindigkeit die Eigenschaft der induzierten Leitfähigkeit zeigt.

7. Elektronenentladungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Fangschirm eine oder mehrere feste, im Vakuum aufgedampfte Schichten (20) enthält aus einem Material, das beim Bombardieren mit Elektronen ausreichend hoher Geschwindigkeit die Eigenschaft der induzierten Leitfähigkeit zeigt (Fig. 2).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 941545;
deutsche Patentanmeldung ρ 48131 Villa/21a¹ (bekanntgemacht am 15. 3.1951);

RCA Reviem, September 1951, S. 335 bis 349.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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