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Das Image-Orthicon war ein "kultiviertes" Super-Orthicon

Philips 3" Orthicon von vorne
Philips 3" Orthicon Kopf
Philips 3" Orthicon Details
Englisches 3" Orthicon mit Ablenkeinheit
FESE 4,5" SuperOrthicon

Diese riesige Aufnahmeröhre war der Nachfolger des Zworkinschen Iconoscopes, welches etwa 1935/36 seinen Durchbruch hatte und bei uns hier in Deutschand bis etwa 1956 eingesetzt wurde. Das Orthicon und später das Superorthicon hatte eine ganz wesentlich gesteigerte Helligkeit (korrekt müsste es heißen - eine verbesserte Empfindlichkeit) und auch andere verbesserte Eigenschaften - und dafür auch wieder ein paar Nachteile.

Beide Röhren kamen ursprünglich aus den Röhren-Labors von RCA/Princeton und waren zu ihrer Zeit konkurrenzlos. Hier in Europa gab es zu diesen Zeiten die HV Labors (= Hoch-Vakuum Labors) bei der Fese AG in Berlin, später ab 1944 im Sudetenland, dann ab 1945 in Taufkirchen und am Ende 1946 dann in Darmstadt und es gab die Wettbewerber in den Röhrenlabors von Philips in Holland. Auch bei Telefunken wurde nach 1945 anfänglich noch an Aufnahmeröhren geforscht.

Beide Labors "veredelten" bzw. kultivierten die Eigenschaften des Super-Iconoscopes nach ihrem Gusto.
Bei der Fese gab es im HV-Labor des Dr. Strübig den bekannten Physiker Dr. Frank, der in diese sowieso schon veredelte Röhre ein zusätzliches extem feinmaschiges metallisches Netz einsetze und somit diesen (verdammten) weißen Punkt weg bekam, der bei hellen und hellgrauen Bildfächen auftauchte.

Überhaupt wurde in Deutschland im HV-Labor der Fese an den Grundeigenschaften des Orthicons viel verbessert,
das sich nie bis in die USA zu RCA rumgesprochen hatte.
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Die Ausbeute der FESE-Produktion und die Lebensdauer

Was aber nie nach draußen gelangte, war die Tatsache, daß die Produktion eines Orthicons sehr sensibel und diffizil war. Erst jetzt bei den Zeitzeugengesprächen kam heraus, daß bis zu 80% dieser Röhren die "Specs" nicht erfüllten und buchstäblich auf dem Hof zerdeppert wurden.

Die Ausbeute der Orthicon Produktion war (nach unseren unbedarften Vorstellungen einer "deutschen" perfekten Produktion) also absolut mieserabel. Darum waren die Orthicons auch so teuer, obwohl es bei dem Rest der Ausbeute immer noch unterschiedliche 1.- und 2. Wahl Röhren gab.
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Weiterhin war die Lebendauer solch einer Röhre begrenzt. Denn der Strahl "brannte" die Target Schicht so langsam weg und dann wurde das aufgenommene Bild immer kontrastärmer, also nicht dunkler, sondern flau. Dann mußten die Röhren ausgetauscht werden.
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Auch bei Philips eine magere Ausbeute

Bei dem Besuch des Herrn Koppe (des Mr. Philips Kamera) bei uns in der Redkation wurde nebenbei auch erzählt, daß auch die Philipser miserable Ausbeuten bei deren Orthicons hatten, auch etwa 80% Müll und die Produktion alsbald (ca. 1963/65) einstellten.

Was aber sehr interessant war, die Ausbeute bei den späteren Farb-Plumbicons lag trotz immenser Mühen und Anstrengungen auch nur bei 20% bis 30%, also auch dort über 70% "Müll". Das zeigt, daß die Herstellung dieser Aufnahmeröhren mit genauen Studio-Spezifikationen überhaupt nicht trivial war.

Das Image-Orthicon - Eine Beschreibung aus 1953 !!

3" und 4,5" Superorthicon der Fese
Funktionsbild Superortcikon

(Der amerikanische Eigenname "Orthicon" wird richtig mit "c" geschrieben, und nicht mit "k".)
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Aus einer deutschen Schrift von 1953 !!

Das Image-Orthikon ist in seiner Wirkungsweise außerordentlich kompliziert und in allen Einzelheiten sehr schwer zu verstehen, so daß wir hier nur die grundsätzlich wichtigen Vorgänge andeuten können.

Das Schau-Bild zeigt den Aufbau der Einrichtung. Wie schon öfter besprochen, erzeugt eine Glaslinse ein optisches Bild des fernzusehenden Gegenstandes und wirft dieses Bild auf die Fotokathode l.

Das dort entstehende elektronenoptische Bild wird nun mit einer magnetischen Elektroneiilinse, die mit Hilfe der Spulen ddt erzeugt wird, auf eine Fotozellenplatte i geworfen. Dort entstehen wieder die uns schon bekannten Ladungen der kleinen Cäsiumkondensatoren.

Treten auf der Fotozellenplatte Sekundärelektronen auf, so können diese mit Hilfe eines feinmaschigen Gitters k abgesaugt werden. Die Fotozellenplatte wird mit einem rasterförmig abgelenkten Elektronenstrahl g abgetastet, die Ablenkung erfolgt durch die Spulen eet.

Der abgelenkte Strahl trifft auf die Rückseite der Fotozellenplatte, die aus einer außerordentlich dünnen und vollkommen ebenen Glasfolie besteht. Diese Folie wirkt als Halbleiter.

Der sogenannte Sekundärelektronen- Vervielfacher (1953)

Die erwähnte, im Inneren der Röhre vorgesehene Elektrode k sorgt dafür, daß durch den abtastenden Kathodenstrahl keine Sekundärelektronen erzeugt werden können. Die Elektrode befindet sich nämlich auf einer solchen Spannung, daß sie die Geschwindigkeit der auftreffenden Elektronen außerordentlich stark abbremst. Dadurch bleibt nun das durch das fotoelektrische Bild auf der Rückseite von i erzeugte Ladungsbild erhalten. Nachdem der Träger dieser Ladung die schon erwähnte dünne Halbleiterfolie ist, teilt sich diese Ladung auch der Fotozellenplatte mit. Mit Hilfe geeigneter Einrichtungen erzeugt man nun einen von der Folie zurückkehrenden Elektronenstrahl f, dessen Stärke jetzt natürlich von der Ladung der Fotozellenplatte abhängt. In ihm kommt also der Inhalt des Bildes zum Ausdruck.

Das ist verständlich, denn der Elektronenstrahl mußte ja beim Aufprallen auf die Fotozellenplatte wie beim Orthikon je nach der jeweiligen Bildhelligkeit mehr oder weniger Elektronen abgeben. Der rückkehrende Elektronenstrahl f enthält also einmal mehr, einmal weniger Elektronen. Läßt man nun den schon mit dem Bildinhalt modulierten rücklaufenden Elektronenstrahl noch durch einen Sekundärelektronenvervielfacher laufen, so ergibt sich eine erhebliche weitere Verstärkung, und man erhält am Ausgang des Sekundärelektronen- Vervielfachers die gewünschten Bildsignale in großer Stärke.

  • Anmerkung : Gerade dieser letzte Satz des leicht befangenen und dazu auch noch nicht so besonders qualifizierten Röhrenentwicklers brachte Herrn Professor Dr. Hausdörfer jedesmal auf die Palme, wie er später erzählte. Vor allem gab es Krach mit den beiden alten Chefs ganz oben, die ja nur ihre Röhren (von der Kriegszeit) kannten. Professor Hausdörfer versuchte ihnen über lange Zeit klar zu machen, daß das Orthicon bereits auf Halbleitertechnik basierte und man die physikalischen Vorgänge dort auf dem Target ganz genau mathematisch (in einer Formel) beschreiben konnte und das tat er dann auch, sehr zum Verdruß seiner promovierten Chefs, die es einfach nicht verstehen wollten oder nicht konnten.
  • Diese Halbleiter-Mathematik war ein Teil seiner Doktorarbeit und so errechnete er, daß diese Halbleiterschicht immer ein gewisses Maß an Bild-Rauschen erzeugte, immer. Und dieser angeblich geniale Elektronenvervielfacher lieferte zwar ein deutlich stärkeres (höheres) Ausgangssignal - aber natürlich verstärkte er auch das an der Quelle auf demtarget erzeugte Rauschen - im gleichen Maße (also im gleichen Verstärkungsverhältnis). Und damit hatte man ein wesentlich komplexeres Superorthicon, dessen höheren Ausgangspegel man mit konventionellen Verstärkern mindestens genauso hin bekommen hätte, nur deutlich preiswerter und weniger anfällig.

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Es ist ein sehr komplizierter Vorgang

Die vorstehenden Zeilen schildern nun das Grundsätzliche des in seinen Einzelheiten außerordentlich komplizierten Vorgangs. Die Anforderungen, die an die Präzision der einzelnen Elektroden und der sonstigen Teile gestellt werden, sind ungeheuer groß. Dafür stellt das Imageorthikon den empfindlichsten, zur Zeit bekannten elektronenoptischen Abtaster dar. Nach ausländischen Mitteilungen soll die Empfindlichkeit etwa vierhundertmal so groß sein wie die des Ikonoskops.

Es sind sogar Vergleiche mit der Empfindlichkeit des menschlichen Auges möglich. So kommt es, daß man mit der neuen Einrichtung auch in normal beleuchteten Räumen und bei trübem Wetter gute Fernsehaufnahmen machen kann.

Die Empfindlichkeit des Bildorthikons ist auf mehrere elektrische und elektronenoptische Vorgänge zurückzuführen, die sinnreich miteinander wirken. Zunächst ergibt sich durch die Verwendung der Fotokathode in Verbindung mit der Fotozellenplatte der schon beim Orthikon ausgenützte Vorteil einer Erhöhung der Elementarladungen, ferner der Vorteil der Speicherfähigkeit nach dem Ikonoskop-Prinzip.

Zusätzlich tritt eine Verstärkung dadurch auf, daß die Fotoelektronen Sekundärelektronen erzeugen. Weiterhin darf man nicht übersehen, daß die Modulation des rücklaufenden Elektronenstrahls mit dem Bildinhalt ebenso wirkt, als wenn man das Gitter einer Verstärkerröhre steuert und im Anodenkreis dieser Röhre eine verstärkte Spannung erhält. Alle diese Effekte wirken zusammen und werden schließlich noch durch den anschließenden Sekundärelektronen-Verstärker in ihrer Wirkung erhöht.

Es ist anzunehmen, daß das Bildorthikon trotz des jetzt zu besprechenden „Vidicon" wohl auf längere Zeit von keiner anderen Entwicklung übertroffen wird (dieser Text ist von 1953 !!) und daher für die nächste Zeit das Herz einer modernen Fernseh-Abtastanlage bleiben dürfte.

  • Diese Röhren waren in den Fese Kameras KOA bis KOF eingebaut und diese Kameras hatten weltweit Referenz-Qualität, auch in Amerika.

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