DE706872C - Anordnung zur punktweisen Abtastung eines auf einer Bildelektrode mit elektronischer Halbleiterschicht gespeicherten Ladungsbildes - Google Patents

Description

• Anordnung zur punktweisen Abtastung eines auf einer Bildelektrode mit elektronischer Halbleiterschicht gespeicherten Ladungsbildes Bei den gebräuchlichen Bildspeicherröhren wird die Abtastung der photoelektrischen Mosaikelektrode mit Hilfe eines Kathodenstrahls vorgenommen. Dabei besteht der Nachteil, daß die von diesem Strahl ausgelösten Sekundärelektronen zu einem @erheblichen Teil auf benachbarte Mosaikelemente zurückfallen und diese vorzeitig entladen. Hierunter leiden sowohl die Bildschärfe als auch der Wirkungsgrad der Röhre. Die Speicherwirkung, die theoretisch eine Empfindlichkeitserhöhung in der Größenordnung von i oo ooo bringen sollte, kann praktisch nur zu wenigen Prozent ausgenutzt werden. Ähnlich liegen die Verhältnisse bei denbekannten Bildzerlegerröhren, deren Bildschirm nach Art der Sperrschichtphotoelemente zusammengesetzt ist. Er besteht ,also aus zwei Elektroden, von denen die eine lein Halbleiter ist, in dem unter dem Einfluß des auffallenden Lichtes Elektronen frei gemacht werden können. Die beiden Elektroden sind durch eine sog. Sperrschicht von verhältnismäßig hohem. Widerstand voneinander getrennt.
• Demgegenüber betrifft die Erfindung eine Anordnung, bei der die bei den bekannten Bildzerlegerröhren auftretenden Nachteile vermieden sind. Zugleich aber besitzt die erfindungsgemäße Röhre alle Vorteile einer Bildzerlegerröhre mit doppelseitigem. Mosaikschirm, ohne daß bei ihr die- Schwierigkeiten auftreten, die sonst mit der Herstellung eines solchen Schirmes verbunden sind. Die erfindungsgemäße Anordnung zur punktweisen Abtastung eines auf einer Bildelektrode mit elektronischer Halbleiterschicht gespeicherten Ladungsbildes ist dadurch gekennzeichnet, daß der die Rückseite der Halbleiterschicht abtastende konstante Kathodenstrahl eine die kritische Feldstärke des Halbleiters überschreitende Feldstärke erzeugt und dadurch eine Entladung der an der betreffenden Stelle gespeicherten Ladung erni:"glicht. Die Speicherelemente werden also auf einem elektronisch leitenden Halbleiter, z. B. Kupferoxydul, Aluminiumoxyd, Tantalpentoxyd oder andere, angeordnet, auf dessen Rückseite punktweise ein Potential erzeugt wird, das zur Erzeugung der kritischen Feldstärke des Halbleiters ausreicht. Unter elektronischem Halbleiter versteht man dabei alle Stoffe mit selbständiger Elektronenleitung, bei denen die Einführung von Leitungselektranen aus metallischen Elektroden ausgeschlossen ist. Ihre elektrische Leitfähigkeit wird innerhalb der Nachweismöglichkeit allein durch Elektronen verursacht.
• Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird die bekannte Erscheinung ausgenutzt, daß der spezifische Widerstand gewisser elektronisch leitender Halbleiter bei kleinen Feldstärken konstant ist, bei einer kritischen, in der Größenordnung von ic= `- cm liegenden FAdstärke jedoch sehr stark absinkt. Dieser Vorgang verläuft reversibel und trägheitsfrei, da keine Ionenleitung beteiligt ist.
• In Fig. i ist dieses Verhalten schematisch dargestellt. Als Abszisse ist die Feldstärke, als Ordinate der Logarithmus des spezifischen Widerstandes aufgetragen. Aus der Kurve geht hervor, daß der Widerstand an einer Stelle einen sehr steilen Abfall zeigt und dann nur noch einen verhältnismäßig geringen Wert besitzt.
• In den Fig.2 und 3 ist je ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Röhre angegeben. In der Röhre i der Fig. 2 bezeichnet 2 die Mosaikelektrode, die aus einer homogenen Halbleiterschicht 3 besteht, auf deren linke Seite in üblicher Weise photoelektrische Elemente .1 aufgebracht sind, während die rechte Seite mit einer Signalelektrode 5 versehen ist, von der die Bildspannungen abgenommen werden. 6 ist ein Linsensystem, mit dem das Bild auf die Mosaikkathode ¢ geworfen wird. Die hier ausgelösten Photoelektronen werden nach der ringförmigen Elektrode 7 abgesaugt, die an ein geeignetes positives Potential angeschlossen ist. Sie wird z. B. 200 V positiver als die Mosaikelemente gemacht, so daß der Photostrom (im Gegensatz zu den bisher gebräuchlichen Bildspeicherröhren) gesättigt ist.
• Der Aufbau der Signalelektrode kann beispielsweise so sein, wie in Fig. q. in einem Ausschnitt dargestellt. Auf die Halbleiterschicht wird zunächst (in Fig.2 von rechts) eine äußerst dünne Metallschicht, z. B. Platin, Molybdän, Nickel oder andere, aufgedampft. Es läßt sich erreichen, daß für diese Schicht nicht die Gesetze der normalen metallischen Elektronenleitung gelten, sondern daß ihr Widerstand wesentlich höher ist, als ihrer Schichtdicke zukommen würde, wenn es sich um den normalen Metallgitteraufbau handelte. Danach wird durch eine Kammschablone abermals Metall aufgedampft, so daß es sich in Form von parallelen gut leitenden Streifen b niederschlägt. Diese Aufdampfung wird nochmals wiederholt, nachdem die Schablone um 9o° gedreht worden ist, so daß nunmehr ein Netzraster gut leitender Metallstreifen vorhanden ist, zwischen denen sich etwa quadratische Bereiche a hohen Widerstandes befinden.
• In der Röhre i der Fig. 2 ist ferner ein Kathodensystem ö vorgesehen. Der hier erzeugte Abtaststrahl wird mit Hilfe von Ablenksystemen 9 in der üblichen Weise über die Platte 2 hinwegbewegt. Die Röhre arbeitet dann folgendermaßen: Unter dem Einfluß der Belichtung laden sich die photoelektrischen Elemente 4. positiv gegen die Signalelektrode auf. Die Aufladung genügt jedoch nicht, um in der Halbleiterschicht die kritische Feldstärke, bei der die Entladung durchbricht, zu erzeugen. Da der Halbleiter praktisch isoliert und der Photostrom gesättigt ist, kann die Speicherung ohne Verlust ausgenutzt werden. Durch den Abtaststrahl wird nun das Potential auf der Rückseite der Halbleiterschicht an den Stellen a punktweise so weit erniedrigt, daß die kritische Feldstärke erreicht bzw. überschritten wird. Zu diesem Zweck werden Strahlgeschwindigkeit und Oberfläche a so gewählt, daß die Sekundäremission kleiner als der Strahlstrom ist. Bei einer kritischen Feldstärke von i04 V,'cm und einer Stärke der Halbleiterschicht von io Mikron liegt die Durchbruchspannung bei nur etwa io V. Man wird also die Halbleiterschicht möglichst dünn, z. B. durch Aufdanipfung, herstellen. Nunmehr wird zwischen der voin Strahl getroffenen Stelh ac und dem gegenüberliegenden Photoelement eine Entladung stattfinden. Das Potential des Mosaikelements geht auf seinen ursprünglichen Wert zurück, während das Potentialdes Elementes a nach Maßgabe des Widerstandes wieder auf das Signalelektrodenpotential zurückgeht. Der erstgenannte Vorgang muß sehr schnell, d. h. innerhalb der auf einen Bildpunkt entfallenden Zeit, vor sich gehen, während der zweite Vorgang allmählich verlaufen kann. Es genügt, wenn die Stelle a erst kurz vor der nächsten Überstreichung durch den Abtaststrahl wieder das Potential der Streifen b angenommen hat. Die Verhältnisse müssen lediglich so gewählt werden, daß trotz des nur allmählichen Abklingens der Ladung auf a niemals die kritische Feldstärke erreicht wird. Bei der Abtastung entsteht im Ausgangskreis ein Spannungsimpuls, der der Potentialänderung des jeweiligen Mosaikelementes 4 entspricht. Die Entladung der Flächen a ruft nur einen konstanten Gleichstromwert hervor, der außer Betracht bleiben kann.
• Die Anordnung kann, wie Fig. 3 zeigt, dahin abgeändert werden, daß eine zusammenhängende Photokathode i i belichtet wird und die Photoelektronen elektronenoptisch auf die Speicherplatte 2 übertragen werden. In diesem Falle können die Mosaikelemente durch eine zusammenhängende ,dünne Isolierschicht 12 ersetzt werden, gegebenenfalls sogar ganz fortfallen, falls nämlich das Ladungsbild auf der Oberfläche des Halbleiters selbst erzeugt werden kann. Diese Anordnung besitzt ferner den Vorteil, da.ß auf der Speicherelektrode je nach Wahl der Sekundäremissionsverhältnisse ein positives oder auch ein negatives Ladungsbild hergestellt werden kann. Im zweiten Fall muß dann durch den Abtaststrahl :eine positive Potentialverschiebung auf den Elementena erzeugt werden. Zu diesem Zweck wird mit stark sekundäremittierenden 'Flächen a gearbeitet und ein Wandbelag io zum Absaugen der Sekundärelektronen vorgesehen, der an höherem Potential liegt als .die Signalplatte 5. 13 stellt eine Magnetspule dar, die zur Abbildung der Photokathode auf die Speicherfläche dient. Die übrigen Bezugszeichen sind bereits an Hand der Fig.2 erläutert.
• Die Durchbruchspannung kann auch durch photoelektrische Aufladung der Rückseite der Speicherelektrode erzeugt werden. Zu diesem Zweck wird der Kathodenstrahl durch einen abtastenden Lichtstrahl ersetzt, und die Flächen a werden -photo:elektrisch formiert. Um die hier erzeugte Photoaufladung kurzzeitig festzuhalten, wird die abgetastete Schicht auf einer schlecht Elektronen nachliefernden Unterlage angeordnet. Der wandernde Lichtpunkt kann zweckmäßig dadurch erzeugt werden, daß auf der rechten Seite der Speicherplatte 2 in geringem Abstand eine auf einem durchsichtigen Träger befindliche, vom Kathodenstrahl überstrichene Fluoreszenzschicht angeordnet wird.

Claims (5)

1. hATrNTANSPf:ÜC11L_ i. Anordnung zur punktweisen Abtastung eines auf einer Bildelektrode mit elektronischer Halbleiterschicht gespeicherten Ladungsbildes, :dadurch gekennzeichnet, daß der die Rückseite der Halbleiterschicht abtastende konstante Kathodenstrahl eine die kritische Feldstärke des Halbleiters überschreitende Feldstärke erzeugt und dadurch eine Entladung der an der 'betreffenden Stelle gespeicherten Ladung ermöglicht.
2. 2. Einrichtung für die Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die speichernden Elemente durch eine zusammenhängende homogene Halbleiterschicht, z. B. aus Kupferoxydul, Aluminiumoxyd, Tantalpentoxyd oder andere, von einer Signalelektrode getrennt sind, die aus einer Metallisierung nach Art eines Netzrasters (b) besteht, dessen Öffnungen (a) mit einer Metallschicht von sehr geringer Stärke und daher hohem Widerstand bedeckt sind.
3. 3. Einrichtung für die Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelektrode von einer zusammenhängenden Photokathode räumlich getrennt ist und daß zwischen beiden eine elektron°noptische Abbildung vorgenommen wird.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dar zur Speicherung die Oberfläche der Halbleiterschicht selbst benutzt wird und daß bei Erzeugung eines negativen Ladungsbildes auf ihr der Abtaststrahl auf ihrer Rückseite eine Potentialerhöhung bewirkt.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (a) der Rückseite der Speicherelektrode photoaktiviert, auf einer schlecht leitenden Unterlage angeordnet sind und durch einen Lichtstrahl abgetastet werden.