Bildaufnahmeröhre

Eine Bildaufnahmeröhre ist eine Elektronenröhre, die ein optisches Bild in elektrische Signale wandelt.

Bildaufnahmeröhren wurden größtenteils durch CCD-Sensoren verdrängt, in einigen Bereichen werden sie allerdings nach wie vor eingesetzt.

Bildaufnahmeröhren können grundlegend nur Signale für monochrome Bilder erzeugen, für das Farbfernsehen ist eine vorgeschaltete Optik mit Farbfiltern oder ein Streifenfilter mit entsprechender elektronischer Umschaltung notwendig.

Funktion

Eine Bildaufnahmeröhre besteht grundlegend aus

• einer Photokathode, auf die auf optischem Weg das zu wandelnde Bild projiziert wird,
• aus einer Abtasteinrichtung, die dieses der Belichtung äquivalente Ladungsbild der Photokathode in ein zeitdiskretes Signal wandelt.

Arten von Bildaufnahmeröhren

Die oben beschriebene Wandlung des optischen in ein Ladungsbild besitzen alle Bildaufnahmeröhren gemeinsam. Die Unterschiede finden sich in den konstruktiven Details.

Ikonoskop

→ Hauptartikel: Ikonoskop

Das Ladungsbild wird bei diesem Typ über eine Anordnung kleiner Kondensatorzellen erzeugt, die aus lichtempfindlichem Material (Cäsium) bestehen. Diese Schicht vereint also Photokathode und Speicherung des Ladungsbildes. Dieses Ladungsbild wird über einen Elektronenstrahl zeilenweise abgetastet. Die unterschiedliche Aufladung der Kondensatoren ergibt einen unterschiedlichen Strom bei der Umladung der Kondensatorzellen und damit das elektrische Signal.

Das Ikonoskop ist durch seine mechanische Ausbildung recht empfindlich gegenüber Effekten von Sekundärelektronenemission. Das Rieselikonoskop kompensierte diese Störeffekte durch Berieselung der Kondensatorzellenplatte mit separat erzeugten Elektronen.

Schema eine Superikonoskops.

Superikonoskop

Das Superikonoskop unterscheidet sich vom normalen Ikonoskop durch die Trennung von Photokathode und Speicherschicht. Die Photokathode ist hier vor der Kondensatorzellenschicht angeordnet, das so erzeugte Ladungsbild wird elektronenoptisch auf die Speicherschicht projiziert. Das erhöht die Empfindlichkeit durch die Möglichkeit der Verstärkung (Beschleunigung) des Elektronenbildes durch externe Felder.

Sondenröhre

Die von Philo Farnsworth entwickelte Sondenröhre erzeugt auch wiederum ein Ladungsbild auf eine Photokathode. Über eine geeignete Elektronenoptik wird dieses Ladungsbild komplett zeilenweise an einer Sonde, dem Eingang eines Sekundärelektronenvervielfachers vorbeigeführt. Dort kann das bereits vorverstärkte Signal abgenommen werden.

Orthikon

Das Orthikon besitzt wie das Ikonoskop auch eine Kondensatoranordnung aus lichtempfindlichem Material. Diese Anordnung ist allerdings halbdurchlässig für Licht und wird von beiden Seiten genutzt. Von vorn wird das optische Bild auf diese Anordnung projiziert und erzeugt so das Ladungsbild. Von der Rückseite tastet ein Elektronenstrahl dieses Ladungsbild in der vom Ikonoskop bekannten Weise ab.

Im Unterschied zum Ikonoskop wird dieser Elektronenstrahl durch geeignete Maßnahmen auf sehr geringe Geschwindigkeiten gebremst, sodass keine Sekundärelektronen aus der Photokathode herausgeschlagen werden. Dieser Elektronenstrahl wird nach der Abtastung der Kondensatorzellen wiederum abgelenkt und kehrt auf eine Anode in der Nähe der Kathode zurück. Dort kann das Signal abgenommen werden.

Image-Orthikon

Diese Bildaufnahmeröhre trennt Photokathode und Speicherschicht, ähnlich wie beim Superikonoskop. Außerdem ist zwischen Photokathode und Speicherschicht, dicht vor der Speicherschicht, eine Art Gitter angeordnet, die die Bildung von Sekundärelektronen verhindern soll.

Eine dünne Glasplatte bildet die Rückseite der Speicherschicht, das Ladungsbild wird durch Influenz durch diese Platte hinweg ebenfalls durch einen langsamen und danach rückwärts abgelenkten Elektronenstrahl abgetastet. Statt auf eine normale Anode, wird dieser rückkehrende, modulierte Elektronenstrahl in einen Sekundärelektronenvervielfacher gelenkt.

Damit erreicht das Image-Orthikon eine gegenüber dem Ikonoskop etwa vierhundertfache Empfindlichkeit und lässt damit Bildaufnahmen auch bei trübem Wetter oder normaler Beleuchtung zu.^[1]

Vidicon

Vidicon Typ F 2,5 M3a (VEB Werk für Fernsehelektronik), Durchmesser ca. 1 Zoll

Vidicon aus japanischer Produktion

Nachzieheffekt ("Comet trails") einer Saticon-Kamera

→ Hauptartikel: Vidicon

Die durchscheinende Photokathode besteht beim Vidicon aus halbleitendem Material, dessen Widerstand sich durch Belichtung ändert. Bestreicht nun der abtastende Elektronenstrahl diese Halbleiterkathode, so schwankt dessen Strom aufgrund der unterschiedlichen Leitfähigkeit der mehr oder weniger stark belichteten Bereiche.

Die Empfindlichkeit des Vidicons ist wiederum um den Faktor 200 größer als die des Image-Orthicons.^[2]

Plumbicon

→ Hauptartikel: Plumbicon

Das Plumbicon verwendet als Halbleiterschicht Bleioxid, was gewisse Vorteile gegenüber den beim Vidicon verwendeten Materialien bietet.

Weitere Arten

• Das Isoskop, im medizinischen Bereich sehr verbreitet,
• das Graphechon arbeitet mit zwei Elektronenstrahlen, einem Abtast- und einem Löschstrahl, welche eine halbleitende Schicht von beiden Seiten bestreichen,
• das Eriskop, eine dem Ikonoskop verwandte Röhre.

Einzelnachweise

1. ↑ Siehe Literatur, S. 50 Abs. 2. Diese Angabe stammt aus dem Jahr 1952 und ist möglicherweise veraltet.
2. ↑ Siehe Literatur, S. 52 Abs. 2. Diese Angabe stammt aus dem Jahr 1952 und ist möglicherweise veraltet.

Literatur

• Heinz Richter: Fernsehen für Alle. Franckh'sche Verlagshandlung Stuttgart, 1952, S. 40ff.

Weblinks

• Weitergehende Erklärungen zu Bildaufnahmeröhren
• Vorstellung gängiger Bildaufnahmeröhren
• Spezialröhren - Fotos von Bildaufnahmeröhren.
• Fotos von verschiedenen Bildwandlerröhren
• Kurze Vorstellung des Graphechons