Bildspeicherröhre

Bildspeicherröhre,

 

1) Fernsehtechnik: übliche Ausführungsform einer als Bildaufnahmeröhre dienenden Elektronenstrahlwandlerröhre mit kurzzeitiger, photoelektrisch bewirkter Speicherung des vom Objektiv der Fernsehkamera auf einer in der Bildspeicherröhre befindliche Photokathode beziehungsweise photoleitenden Halbleiterschicht entworfenen optischen Bildes und anschließender Umwandlung des dort oder auf einer besonderen Speicherplatte als Ladungsverteilung (»Ladungsbild«) gespeicherten Bildinhalts in eine Aufeinanderfolge elektrischer Signale mithilfe eines »abtastenden« Elektronenstrahls. Die einfachsten der mit Photokathoden arbeitenden, d. h. den äußeren Photoeffekt ausnutzenden Bildspeicherröhre sind das Ikonoskop, die erste Bildspeicherröhre überhaupt (W. K. Zworykin 1923/24), und das Orthikon (CPS-Emitron). Bei diesen wird die Bildspeicherung dadurch erreicht, dass die Photokathode mosaik- oder rasterartig aus sehr kleinen, gegeneinander isolierten Bereichen zusammengesetzt ist, die zusammen mit einer elektrisch leitenden »Signalplatte« eine Vielzahl von Speicherkondensatoren bilden. Bei der Belichtung werden diese Bereiche entsprechend ihrer durch die Helligkeitswerte der einzelnen Bildelemente bestimmten Photoemission positiv elektrisch aufgeladen und ergeben ein genau der Helligkeitsverteilung des optischen Bildes entsprechendes Ladungsbild. Dieses wird dann zeilenweise mit einem Elektronenstrahl abgetastet, wobei die verschiedenen Speicherkondensatoren nacheinander wieder entladen werden; die dabei in der Signalplatte erzeugten und an ihr abgenommenen elektrischen Strom- und Spannungsschwankungen (Entladungsstöße) ergeben in ihrer Gesamtheit die elektrischen Bildsignale eines Fernsehbildes.

 

Bei den als Superikonoskop und als Superorthikon (Bildorthikon, Zwischenorthikon) bezeichneten Weiterentwicklungen werden die von einer uniformen Photokathode entsprechend den Helligkeitswerten der einzelnen Bildelemente in lokal unterschiedlicher Anzahl emittierten Photoelektronen durch die Anode beschleunigt und durch magnetische Linsen elektronenoptisch auf eine zusätzliche Speicherplatte gelenkt, die aus Isolierstoff (Glas- oder Glimmerfolie) besteht und an der einen Seite mosaik- oder rasterartig angeordnete Speicherelemente aufweist; die Photoelektronen erzeugen in dieser »Mosaikplatte« durch Auslösen von Sekundärelektronen das Ladungsbild. Beim Superorthikon kehren beim Abtasten des Ladungsbildes die durch eine Bremselektrode verlangsamten Elektronen des abtastenden Elektronenstrahls je nach der Aufladung der Speicherelemente zum Teil wieder um und ergeben insgesamt das Bildsignal, das über einen Sekundärelektronenvervielfacher bis zu 5 000fach verstärkt abgenommen wird.

 

Eine Bildspeicherröhre, die den inneren Photoeffekt (d. h. die Photoleitung) zur Bildspeicherung ausnutzt, ist das Vidikon (Endikon, Resistron), bei dem eine Speicherschicht aus photoleitendem Halbleitermaterial (z. B. Selen, Antimonsulfid) an der Stirnseite der Bildspeicherröhre auf einer durchsichtigen Signalplatte aufgebracht ist und von einem Strahl langsamer Elektronen negativ aufgeladen wird. Durch das auf die Speicherschicht projizierte optische Bild bildet sich in ihr, entsprechend der jeweiligen Beleuchtungsstärke, ein von Punkt zu Punkt unterschiedlicher elektrischer Widerstand aus, sodass die Ladungen unterschiedlich rasch zur positiv geladenen Signalplatte abwandern. Es entsteht ein entsprechendes Ladungsbild, das beim nächsten Abtastzyklus wieder gelöscht wird, wobei die entstehenden Strom- und Spannungsschwankungen das Bildsignal liefern. Eine Weiterentwicklung dieser sehr lichtempfindlichen Bildspeicherröhre von kleinen Abmessungen ist das Plumbikon, bei dem die lichtempfindliche Speicherschicht aus photoleitendem Bleimonoxid besteht und so beschaffen ist, dass die Speicherelemente beim Abtasten der Schichtrückseite mit dem Elektronenstrahl die Eigenschaft von in Sperrrichtung betriebenen PIN-Dioden haben. Das Plumbikon besitzt eine nur geringe Trägheit bei der Umwandlung schnell bewegter Bilder in elektrische Signale und wird deshalb in Studio- und Farbfernsehkameras eingebaut.

 

Das Ebikon ist eine Kombination von Superorthikon und Vidikon: Die aus einer Photokathode ausgelösten Photoelektronen werden auf Energien von etwa 10 keV beschleunigt, durchdringen die Signalplatte und verändern die Leitfähigkeit einer rückseitig aufgebrachten Halbleiterschicht; die Signalgewinnung aus dem entstehenden Ladungsbild erfolgt wie beim Vidikon. Beim Ebsikon besteht die Halbleiterschicht aus Silicium, in das rasterartig p-n-Übergänge eindiffundiert sind, sodass die Speicherschicht aus lauter winzigen Halbleiterdioden besteht. Beim SEC-Vidikon lösen die von der Photokathode kommenden und beschleunigten Photoelektronen in einer aus Kaliumchlorid bestehenden Speicherschicht sehr viele Sekundärelektronen aus, wodurch ein abtastbares Ladungsbild entsteht. Weitere Vidikontypen sind u. a. Cosvicon, Chalnicon, Saticon.

 

Im Gegensatz zu den übrigen Bildspeicherröhren können spezielle Vidikontypen (Farbstreifenvidikon, Colorvidikon, Trinicon) alle zur Farbbildübertragung nötigen Signale in einer einzigen Bildspeicherröhre erzeugen, was den Bau kleiner, handlicher Fernsehkameras ermöglicht.

 

Die Bildspeicherröhren verlieren gegenüber Anordnungen mit Festkörperbildsensoren zunehmend an Bedeutung.

 

 2) Messtechnik und Datenverarbeitung: Elektronenstrahlröhre mit einem Leuchtschirm von besonders langer Nachleuchtzeit; v. a. zur Registrierung kurzzeitiger Vorgänge sowie in Datensichtgeräten verwendet.