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セレクトロンは、ラジオ・コーポレーション・オブ・アメリカ（RCA）のヤン・A・ライヒマンとそのグループがウラジミール・K・ズヴォリキンの指導の下で開発した、初期のデジタルコンピュータメモリの一種である。これは、ウィリアムズ管記憶装置と同様の技術を用いて、デジタルデータを静電荷として記憶する真空管であった。磁気コアメモリがほぼ普及するまで、このチームは商業的に実現可能な設計を生み出すことができなかった。
Selectronの開発は、1946年に高等研究所のジョン・フォン・ノイマン[ 1 ]の要請で始まった。彼は当時IASマシンの設計中で、新しい高速メモリの形態を探していた。
RCAの当初の設計コンセプトは4096ビットの容量を持ち、1946年末までに200台を生産する予定だった。しかし、この装置の製造は予想以上に困難であることが判明し、1948年半ばになってもまだ入手できなかった。開発が長引くにつれ、IASマシンはストレージにウィリアムズ管を使用せざるを得なくなり、セレクトロンの主要顧客は姿を消した。RCAはこの設計への関心を失い、技術者をテレビの改良に割り当てた[ 2 ]。
米国空軍からの契約により、このデバイスは256ビット形式で再検討されることになった。ランド研究所はこのプロジェクトを利用して、自社のIASマシンであるJOHNNIACをこの新しいバージョンのSelectronに切り替え、80個のSelectronを使用して512個の40ビットワードのメインメモリを提供した。彼らはRCAと開発契約を結び、1本あたり500ドル（ 2025年換算で7000ドル）の費用でマシンに必要な量の真空管を製造することになった。[ 2 ]
この頃、IBMもSelectronに興味を示したが、追加生産には至らなかった。その結果、RCAはエンジニアをカラーテレビの開発に投入し、Selectronは「2人の優秀な社員（取締役会長と社長）の義母」に任せた。[ 2 ]
SelectronとWilliams管は、1950年代初頭に小型でコスト効率の良い磁気コアメモリによって市場で取って代わられた。JOHNNIACの開発者たちは、最初のSelectronベースのバージョンが完成する前からコア方式に切り替えることを決定していた。[ 2 ]
ウィリアムズ管は、蓄積管として知られる一般的な陰極線管（CRT）デバイスの一例であった。
従来のブラウン管の主な機能は、管の背面にある電子銃から発射された電子ビームを蛍光体に照射することで画像を表示することである。ビームの照射点は、偏向磁石または静電板を用いて管の前面を迂回するように制御される。
ストレージ管は、CRTをベースにしており、場合によっては改造されていないものもあった。それらは、管に使用されている蛍光体の通常は望ましくない2つの原理に依存していた。1つは、CRTの電子銃からの電子が蛍光体に当たって点灯すると、一部の電子が管に「付着」し、局所的な静電荷が蓄積されることだった。この電荷は、電子銃からその領域に流れ込む将来の電子に抵抗し、明るさの差を生じさせた。2つ目は、多くの物質と同様に、蛍光体も電子ビームが当たると新しい電子を放出することであり、これは二次放出として知られるプロセスである。[ 3 ]
二次電子放出には、電子放出速度が著しく非線形であるという有用な特徴があった。ある閾値を超える電圧が印加されると、放出速度が劇的に増加した。これにより、点灯したスポットが急速に減衰し、同時に捕捉された電子も放出された。視覚システムでは、このプロセスを使用してディスプレイを消去し、保存されたパターンを急速に消散させた。コンピュータ用途では、捕捉された電荷の急速な放出により、それを記憶に利用することが可能になった。[ 4 ]
ウィリアムズ管では、一般的なCRTの背面にある電子銃を使用して、メモリ アドレスを表すグリッド内の蛍光体上に 1 または 0 を表す一連の小さなパターンを堆積します。表示を読み取るには、ビームが再び管を走査し、今度は二次電子放出閾値に非常に近い電圧に設定されます。パターンは、管にわずかに正または負のバイアスをかけるように選択されます。蓄積された静電気がビームの電圧に加算されると、合計電圧は二次電子放出閾値を超えるか、超えません。閾値を超えた場合、ドットが崩壊するにつれて電子のバーストが放出されます。このバーストは、管の表示側のすぐ前に配置された金属板上で容量的に読み取られます。 [ 4 ]
蓄電管には大きく分けて4つの種類があった。ウィリアムズ管に代表される「表面再分配型」、RCAがラデション管として商業化に失敗した「バリアグリッド」システム、商業的に使用されなかった「スティッキングポテンシャル」型、そしてセレクトロンが具体的な例である「保持ビーム」コンセプトである。[ 5 ]
最も基本的な実装では、保持ビーム管は3つの電子銃を使用します。1つは書き込み用、1つは読み出し用、そして3つ目の「保持銃」はパターンを維持します。基本的な動作は、概念的にはウィリアムズ管と非常によく似ています。主な違いは保持銃で、これは連続的に非集束で発射され、蛍光体上の記憶領域全体を覆います。これにより、蛍光体は選択された電圧まで継続的に充電され、二次電子放出閾値よりやや低い電圧になります。[ 6 ]
書き込みは、ウィリアムズ管と同様の方法で低電圧の書き込み銃を発射し、蛍光体にさらに電圧を加えることによって行われた。したがって、記録パターンは、管に記録された 2 つの電圧のわずかな差であり、通常は数十ボルトの差にすぎない。[ 6 ]それに対して、ウィリアムズ管ははるかに高い電圧を使用しており、パターンは短時間しか記録できず、すぐに読み取れないほど劣化してしまう。
読み取りは、読み取りガンを記憶領域全体に走査することによって行われた。このガンは、ディスプレイ全体の二次電子放出閾値を超える電圧に設定された。走査領域が保持ガン電位を保持していれば一定数の電子が放出され、書き込みガン電位を保持していればより多くの電子が放出された。電子はディスプレイの後ろに配置された細いワイヤーのグリッド上で読み取られ、システムは完全に自己完結型となった。対照的に、ウィリアムズ管の読み取りプレートは管の前にあり、適切に動作させるには継続的な機械的調整が必要であった。[ 6 ]また、グリッドには、ウィリアムズシステムのような厳密な焦点合わせを必要とせずに、ディスプレイを個々のスポットに分割できるという利点もあった。
基本的な動作原理はウィリアムズ方式と同じだったが、保持方式には2つの大きな利点があった。1つは、はるかに低い電圧差で動作するため、より長期間安全にデータを保存できることだった。もう1つは、同じ偏向磁石駆動装置を複数の電子銃に供給することで、電子回路の複雑さを増すことなく、より大型の装置を1つ製造できることだった。
Selectronは、基本的な保持銃の概念をさらに改良し、個々の金属製アイレットを使用することで、追加の電荷をより予測可能かつ長期間にわたって蓄積できるようにした。
ブラウン管では電子銃はフィラメントと単一の帯電加速器からなる単一の点源であるのに対し、セレクトロンでは「銃」はプレートであり、加速器はワイヤーのグリッドである（そのため、バリアグリッド管の設計上の特徴をいくつか取り入れている）。スイッチング回路によってワイヤーに電圧を印加し、オン/オフを切り替えることができる。銃がアイレットを通して発射されるとき、わずかに焦点がずれる。電子の一部がアイレットに衝突し、そこに電荷を蓄積する。
オリジナルの4096ビットSelectron [ 7 ]は、長さ10インチ（250 mm）、直径3インチ（76 mm）の真空管で、1024×4ビット構成でした。中央には間接加熱式の陰極があり、その周囲を放射状と軸方向の2組のワイヤが取り囲み、円筒状のグリッドアレイを形成していました。さらに、信号板と呼ばれる金属円筒の4つのセグメントの内側には誘電体記憶材料がコーティングされていました。ビットは、信号板の滑らかな表面上の個別の電荷領域として記憶されました。
直交する2組のグリッドワイヤは通常、わずかに正のバイアスがかけられており、陰極からの電子がグリッドを通して加速され、誘電体に到達します。電子が連続的に流れることで、蓄積された電荷は二次電子放出によって継続的に再生されます。読み出しまたは書き込みを行うビットを選択するために、2つのグリッドそれぞれにおいて、隣接する2本のワイヤを除くすべてのワイヤが負のバイアスにかけられ、誘電体への電流は1箇所のみに流れるようにしました。
この点において、セレクトロンはウィリアムズ管とは正反対の動作原理に基づいています。ウィリアムズ管では、ビームは読み書きサイクルで連続的にスキャンされ、このサイクルはデータの再生にも利用されます。一方、セレクトロンはほぼ常に管全体を再生しており、実際の読み書きを行うために定期的にこのサイクルを中断するだけです。これにより、必要な一時停止が不要になるため動作が高速化されるだけでなく、データが常に更新されるため信頼性も大幅に向上します。
書き込みは、上記のようにビットを選択し、信号板に正または負の電位パルスを送ることによって行われた。ビットが選択されると、電子は誘電体に引き寄せられ（正の電位）、または誘電体から押し出された（負の電位）。グリッドのバイアス電圧が下がると、電子は誘電体上に静電気のスポットとして捕捉された。
デバイスからデータを読み取るには、ビット位置を選択し、陰極からパルスを送信します。そのビットの誘電体に電荷が蓄積されている場合、電子が誘電体から押し出され、信号板に短い電流パルスとして記録されます。このようなパルスが記録されない場合は、誘電体に電荷が蓄積されていなかったことを意味します。
容量の小さい256ビット（128×2ビット）の「量産」デバイス[ 8 ]は、同様の真空管エンベロープに収められていた。長方形のプレート上に、8つのカソードの列で隔てられた2つの個別の「アイレット」のストレージアレイで構成されていた。ピン数は、4096ビットデバイスの44から31ピンに削減され、同軸信号出力コネクタが2つ搭載された。このバージョンでは、各アイレットに可視の緑色蛍光体が組み込まれており、ビットの状態を目視で読み取ることができた。