Устройство для регистрации оптических сигналов
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУ БЛИН (19) (И) (59 4 Н 01 J 31/50 ф(Fó sg",ю) ."-., р
1 () ) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
B< = 1,76) ДпТ вЂ” 1;
8))1 (— — — 1) °
2 Э с
07 04
У2
А2 =11 1+- -+ —5 8 3 уз
377 717
)/оазис L d
)% Р °
2v Ь
L (dg — d() B +
4В, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 381 8005 /24-21 (22) 03. 12. 84 (46) 15. 03.87. Бюл. Р 10 (72) Г.В. Колесов, И.N.Корженевич и В.Б.Лебедев (53) 621 ° 385.832(088.8) (56) М.И.Бутслов, Б.М.Степанов, С.Д.Фанченко, Электронно-оптические преобразователи и их применение в научных исследованиях. N.: Наука, 1978.
О.М.Брехов и др. Труды 14 Международного конгресса по высокоскорост-, ной фотографии и фотонике. M., 1980, с. 253. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ
ОПТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, включающее времяанализирующий электронно-оптический преобразователь, содержащий расположенные по ходу электронного луча фотокатод, ускоряющий электрод, фокусирующую систему, включающую анодную диафрагму, систему развертки электронного изображения проходного типа, выполненную в виде двух отклоняющих пластин, люминесцентный экран и генератор напряжения развертки электронного изображения, выход которого соединен с выводами отклоняющих пластин, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения временного разрешения устройства в фемтосекундном диапазоне регистрируемых P процессов при сохранении размера и качества изображения на люминесцентном экране, длина отклоняющих пластин системы развертки определена из соотношения где () = d2/Й(— отношение расстояний d и d, между пластинами на концах системы развертки (м) соответственно со стороны люминесцентного экрана и со стороны фотокатода выбрано из неравенства
A cgс А -- А, а амплитуда u{S) и длительность фронта t импульсов напряжения генератора развертки (с) удовлетворяют зависимости
Ч - ())/(20 )) (f/й)(),/(dz- d,), где
Ь, =L,ЬЗ- ИЫ- ); б = В Int/{8 — 1) — 1;
Lä — расстояние между ближайшими к фотокатоду концом системы разверт- ки и люминесцентным экраном, {м), Ь - размер экрана в направлении отклонения электронного луча (м), r 1 + vÎ/có
1256092 (3) причем знак плюс соответствует подаче волны напряжения развертки навстречу движению, а знак минус — в направлении движения электронов в пучке; g 1 при подаче волны напряжения развертки в направлении, перпендикулярном направлению движения электронов в пучке
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к электронно-оптическим камерам, предназна . ченным для регистрации и анализа быстропротекающих процессов в субпикосекундном диапазоне.
Цель изобретения — повышение временного разрешения устройства для регистрации оптических сигналов в фемтосекундном диапазоне длительностей при сохранении размера и качества изображения на люиинесцентном экране, а также при минимально возможных при данном временном разрешении требованиях, предъявляемых к крутизне фронта импульсов генератора напряжения развертки, достигается оптимизацией геометрических размеров от.клоняющей системы и ее расположения в электронно-оптическом преобразователе (ЗОП).
На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство для регистрации оптических сигналов. Оно включает времяанализирующий ЭОП 1, содержащий расположенные по ходу электронного луча фотокатод 2, ускоряющий электрод 3, фокусирующую систему 4, включающую анодную дифрагму 5, систему развертки 6 электронного изображения, люминесцентиый экран 7, а также генератор 8 высоковольтных импульсов отклоняющего напряжения.
Устройство работает следующим образом.
Пучок электронов, эмиттируемых фотокатодом 2 и ускоряемых ускоряющим электродом 3, после прохождения фокусирующей системы 4 отклоняется системой развертки 6, на которую поv,ð,„, — скорость развертки элек-. тронйого изображения по люминесцентному экрану, обеспечивающая заданное: временное разрешение устройства (м/с);
v — осевая скорость электронов в области системы развертки (м/с);
Uа - напряжение на анодной диафрагме (В); с — скорость света в вакууме (м/с). дают импульс отклоняющего напряжения от генератора 8. Система развертки 6, выполненная в соответствии с изобретением, обеспечивает прохождение
5 через нее электронного пучка, формирующего изображение на люминесцентном экране 7, при заданной скорости развертки изображения v, по люминесцентному экрану 7.
10 длина отклоняющих пластин системы развертки определена из соотношения
L (d — d,) В,+ (1)
Ъ 4В, t
15 отношение а = .Й /Й расстояний 6 и d, между пластинами на концах системы развертки соответственно со стороны люминесцентного экрана и со стороны фотокатода выбрано иэ нера;0 венства (2) а генератор 8 напряжения развертки имеет амплитуду о и длительность фронта а импульсов напряжения, удовлетворяющие зависимостям
L< = т., fn- Ю(Ип8-6);4 =S.Ы8/(8-.1) — 1, (4) где Š— расстояние между ближайшим
35 к фотокатоду концом системы развертки и люминесцентным экраном, В, 1,76)lfn3-1; В,=g (— — -1); (5)
40A =2+ с + с А =11 1+-с-+
07 04 58
)2 2
:1 250092 4
Ц< (1,< )э
q °
2Uo t Параметр с< характеризует геометрию системы развертки 6, параметр (— крутизну фронта импульса напряжения развертки, о = P/v — время пролета электрона через систему развертки 6, функция f с точностью до 1Х аппроксимируется зависимостью vрдзб L«d< < /, ° (7) 2v Ъ2 У о Ь вЂ” размер экрана в направлении отклонения электронного луча, «+ ч /с при подаче волны напряжения развертки соответственно навстречу движению или в направлении движения электронов в пучке, при подаче волны напряжения развертки в направлении, перпендикулярном направлению движения электронов в пучке; ч, — скорость развертки электронйого изображения по люминесцентному экрану, обеспечивающая заданное временное разрешение устройства; ч — осевая скорость электронов в области системы развертки; U — напряжение на анодной диафрагме р с — скорость света в вакууме. Для выбора геометрических параметров системы развертки 6 были решены уравнения движения в ней электронов с учетом как электрического, так.и магнитного поля бегущей волны отклоняющего напряжения и найдены траектории электронов. С использованием уравнений траектории электронов было получено соотношение, (3) для скорости развертки ч, изображения по люминесцентному экрану 7. Найденные траектории электронов :позволили получить условия прохожде ния электронов через систему развертки 6, т.е. попадания.их на люминесцентный экран 7. Эти условия определяют положения Z не „„,и Z „„„„ верхней и нижней границ изображения на .экране 7 как функцию крутизны U /t .фронта импульса напряжения разверткй .(для определенности считаем, что развертка направлена снизу вверх): 2 P L d -d Z =q - — (L — " — )+ -2- — - х ннрхн и - d о2 26 ь< х— P6 (8) Е ннжн хц() . Здесь (9) введены безразмерные параметры 3 38 72 + — А =05+ — +-- 2 р $ р g 2р 0, «Г PL< d, =Ч (— -) + — — — — х — 1 --,1(.-2 f(x) = 1 — 1,76 Гх. Соотношение (7) записано для случая, ЧхЧ„pр (dg — d<) 1 — .Pn8/( — 1) 15 Чх — 2у К (S + 1) fn 6 /(S - 1) -2 ЬЕ = (й — d,)(-о Кп3+ 1). Соотношения (8) и (9) определяют границы высококачественного изображения на экране 7, формируемого все30 ми электронами пучка (ибо формулы (8) и (9) получения из условия, что пучок полностью проходит через систему развертки 6) . Из условия совпадения размаха развертки ЬЕ = Z < х« 35 — Е „„ н с размером Ъ экрана 7, используя соотношения (3-4 и 8-11), получают квадратное уравнение для длины 3 отклоняющих пластин. Решение (1) этого уравнения связывает длину 40 2 с размерами d<, dz и 1.О, напряжением на анодной диафрагме U и задана .ной скоростью развертки v,„, необ. ходимой для обеспечения заданного временного разрешения устройства. ! Ф Расстояние между пластинами со стороны фотокатода d определяется диаметром электронного пучка; для определения оптимального расстояния d чувствительность системы разверт50 ьь< ки E = — — — — — была протабулиро20а вана на ЭВМ с учетом формул (1) и (4-6), из условия 6 (а, g) 0,9Я„.„(р), где Я „(3) - максимальное по о значение чувствительности, был найден интервал значений 8 при каждом задан Крутизна U/t фронта импульса наФ пряжения развертки, необходимая для обеспечения заданной скорости развертки при полученной длине пластин 1, определяется из соотношений (3), (4). f0 Составитель А.Перцев Техред Л. Олейник Корректор Н.Король Редактор Т.Юрчикова Тираж 699 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 /5 Заказ 803/2 Подписное Лроизводственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 1250092 6 ном значении параметра . Затем гра- Из формул (8) и (9) видно, что с ницы интервала, зависящие от g, были ростом крутизны U/t+ изображение сме-: аппроксимированы зависимостями (6). щается в направлении развертки. ПоI этому в устройство следует ввести дополнительную систему постоянного отклонения электронного луча в направлении, противоположном направлению развертки, расположенную по ходу электронного луча после системы развертки 6. 
