Электронно-оптический преобразователь

 

Изобретение относится к электронной технике и предназначено для усиления яркости изображения или перевода изображения из одной спектральной области в другую. Целью изобретения является увеличение коэффициента преобразования, разрешающей способности и долговечности электронно-оптического преобразователя (ЭОП). В ЭОП, содержащем входное и выходное окна, фотокатод, нанесенный на входное окно, люминесцентный экран, нанесенный на выходное окно, оболочку, уплотнительное кольцо для вакуумноплотного соединения входного окна с оболочкой, электроды электростатической фокусировки, электрические выводы, для достижения указанной цели оболочка выполнена из шайб, которые образуют электроды электростатической фокусировки и изоляторы, разделяющие фотокатод, электроды и люминесцентный экран, при этом внутренняя поверхность шайб, образующих электроды электростатической фокусировки, имеет форму, определяемую геометрией, создаваемой этими электродами электронной линзы, и покрыта металлической пленкой, соединяемые участки торцов всех шайб отполированы и покрыты металлической пленкой, образующие оболочку шайбы вакуумноплотно соединены друг с другом и с выходным окном. 1 ил.

Изобретение относится к электронной технике и предназначено для усиления яркости изображения или перевода изображения из одной спектральной области в другую.

Известен электронно-оптический преобразователь (ЭОП) с прямым переносом изображения /1/. Известный ЭОП содержит фотокатод, нанесенный на входное стеклянное или стекловолоконное окно, оболочку, индиевое уплотнительное кольцо, соединяющее входное окно с оболочкой, катодолюминесцентный экран, нанесенный на выходное стеклянное или стекловолоконное окно, причем поверхность экрана, обращенная к фотокатоду, покрыта алюминиевой пленкой с низким коэффициентом отражения, электрический вывод в виде тонкопленочных металлических покрытий, нанесенных на выходное окно и нижнюю плоскость оболочки.

У известного прибора с предлагаемым ЭОП совпадают входное и выходное окна, фотокатод, катодолюминесцентный экран, уплотнительное кольцо, электрический вывод.

Недостатком известного ЭОП является невозможность получения одновременно высокой разрешающей способности и высокого коэффициента преобразования /1/.

Наиболее близким по технической сущности является электронно-оптический преобразователь с фокусировкой электронов в электростатическом поле катодной линзы /2/. ЭОП содержит входное и выходное окна из плосковогнутых волоконно-оптических пластин, фотокатод, нанесенный на входное окно, катодолюминесцентный экран, нанесенный на выходное окно, оболочку, состоящую из катодной и анодной металлических чашек и стеклянного или керамического цилиндрического изолятора, входного и выходного металлических фланцев, анодного конуса, медную трубку для откачки, выходящую из боковой поверхности катодной чашки и герметично уплотненную после откачки, при этом волоконно-оптические пластины входного и выходного окон герметично соединены соответственно с входным и выходным металлическими фланцами с помощью кристаллоцемента, анодный конус жестко скреплен с анодной чашкой, входной и выходной фланцы герметично соединены соответственно с катодной и анодной чашками микроплазменной сваркой, изолятор герметично соединен с катодной и анодной чашками.

Недостатком известного ЭОП является высокая загазованность его вакуумного рабочего объема из-за наличия большого количества массивных металлических деталей, адсорбирующих газы входного и выходного фланцев, катодной и анодной чашек, анодного конуса, а также из-за плохой герметичности соединения образующих оболочку разнородных материалов металла со стеклом. Загазованность вакуумного рабочего объема прибора вызывает отравление фотокатода, в результате чего снижаются его долговечность, а также квантовый выход, определяющий коэффициент преобразования ЭОП. Изготовление анода в виде металлической конструкции, прикрепляемой к оболочке, не позволяет получить высокую геометрическую точность размеров и положения данного электрода в системе электростатической фокусировки, что снижает точность фокусировки и, следовательно, разрешающую способность ЭОП. Кроме того, соединение разнородных материалов уменьшает механическую прочность прибора, а также усложняет его изготовление из-за необходимости использовать различные виды соединения деталей кристаллоцемент, плазменную сварку.

Целью изобретения является увеличение коэффициента преобразования, решающей способности и долговечности электронно-оптического преобразователя.

В электронно-оптическом преобразователе, содержащем входное и выходное окна, фотокатод, нанесенный на входное окно, люминесцентный экран, нанесенный на выходное окно, оболочку, уплотнительное кольцо для вакуумноплотного соединения входного окна с оболочкой, электроды электростатической фокусировки, электрические выводы, для достижения указанной цели оболочка выполнена из шайб, которые образуют электроды электростатической фокусировки и изоляторы, разделяющие фотокатод, электроды и люминесцентный экран, при этом внутренняя поверхность шайб, образующих электроды электростатической фокусировки, имеет форму, определяемую геометрией, создаваемой этими электродами электронной линзы, и покрыта металлической пленкой, соединяемые участки торцов всех шайб отполированы и покрыты металлической пленкой, образующие оболочку шайбы ваккумноплотно соединены друг с другом и с выходным окном.

Из существенных признаков предлагаемого ЭОП с прототипом совпадают входное и выходное окна, фотокатод, люминесцентный экран, а также по выполняемым функциям система электростатической фокусировки, образованная фотокатодом и анодом.

При этом оболочка и электроды системы электростатической фокусировки имеют отличающееся от прототипа конструктивное выполнение, позволяющее получить указанный положительный эффект увеличить коэффициент преобразования, разрешающую способность и долговечность ЭОП.

При выполнении оболочки из шайб функцию электрода электростатической фокусировки выполняет покрытая металлической пленкой внутренняя часть шайбы, образующей данный электрод. Причем форма внутренней поверхности указанной шайбы определяется геометрией создаваемой электродами электронной линзы. При таком выполнении электродов электростатической фокусировки отпадает необходимость изготовления металлического электрода и последующего крепления его к корпусу оболочки, что не обеспечивало точных размеров и положения электрода в соответствии с геометрией создаваемой электронной линзы. Форма внутренней поверхности шайбы может быть обработана с высокой точностью, а благодаря тому, что вся поверхность электрода лежит на внутренней поверхности шайбы, исключается смещение электрода в процессе сборки или эксплуатации прибора. Таким образом, повышается точность фокусировки электронного пучка, что в результате повышает разрешающую способность ЭОП.

Выполнение оболочки из шайб, вакуумноплотно соединенных друг с другом и с входным и выходным окнами, устраняет массивные металлические детали оболочки, контактирующие с вакуумным рабочим объемом ЭОП. Отсутствие соединения диэлектриков с металлом также уменьшает загазованность вакуумного объема за счет более высокой герметичности соединения деталей, изготовленных из однородного материала. Кроме того, выполнение электродов не в виде массивных металлических деталей (что было вызвано требованиями механической прочности электродов), а в виде тонкопленочного покрытия также уменьшает количество находящегося в ваккумном объеме металла, который является источником загазованности рабочего объема ЭОП адсорбированными газами. Находящиеся в вакуумном рабочем объеме ЭОП газы отравляют фотокатод, снижая его долговечность и квантовый выход, определяющий коэффициент преобразования прибора. Поэтому за счет снижения загазованности вакуумного объема прибора достигается повышение коэффициента преобразования и долговечности ЭОП при тех же исходных параметрах фотокатода.

Полировка и покрытие металлической пленкой соединяемых участков шайб благодаря устранению неровностей увеличивает истинную площадь контакта соединяемых поверхностей, что увеличивает адгезию и, следовательно, повышает прочность соединения.

На чертеже приведена схема предлагаемого ЭОП с трехэлектродной фокусирующей системой. ЭОП содержит входное окно 1, фотокатод 2, уплотнительное кольцо 3, изоляторы 4, фокусирующий электрод 5, анод 6, люминесцентный экран 7, выходное окно 8, электрические выводы 9. Участки, покрытые металлической пленкой, показаны на чертеже жирной линией.

Стеклянное или стекловолоконное входное окно 1 с нанесенным в вакууме на его внутреннюю сторону фотокатодом 2 через уплотнительное, например, индиевое кольцо вакуумноплотно соединено холодным прессованием в вакууме с оболочкой, состоящей из образующих ее шайб 4, 5, 6. Другая сторона оболочки соединена с выходным окном 8, на внутреннюю сторону которого нанесен люминесцентный экран 7. Оболочка выполнена из стеклянных, керамических или пластмассовых шайб, имеющих сопротивление 10¹¹-10¹² Ом для предотвращения накопления на их поверхности электрических зарядов. Указанные шайбы образуют электроды электростатической фокусировки фокусирующий электрод 5 и анод 6, а также изоляторы 4, разделяющие фотокатод 2, электроды 5 и 6 и люминесцентный экран 7. Таким образом, входное окно 1 через уплотнительное кольцо 3 соединено с изолятором 4. Изоляторы 4 представляют собой цилиндры, длина которых определяется геометрией электронной линзы. Торцы изоляторов 4, также как и соединяемые с изоляторами участки торцов шайб, образующих электроды 5 и 6, для повышения адгезии отполированы и покрыты металлической пленкой для вакуумноплотного соединения шайб. Образующие оболочку шайбы соединены друг с другом клеем, либо за счет холодной адгезии под давлением, либо методом электроадгезии с использованием ускоряющую адгезию электрического поля. Для улучшения контакта электрических выводов ЭОП с источниками напряжения питания наружные края торцов шайб, являющихся электрическими выводами, имеют фаски, покрытые металлической пленкой. Соединенный с выходным окном 1 изолятор 4 другой стороной соединен с шайбой 5, образующей фокусирующий электрод. Указанная шайба имеет, например, вид цилиндра с покрытыми металлической пленкой передним торцом и внутренней поверхностью. Размеры шайбы и форма внутренней поверхности определяются геометрией электронной линзы, создаваемой катодом 2 и электродами 5 и 6, которая рассчитывается по известной методике расчета электронно-оптических систем /3/. Шайба 5 соединена с изолятором 4, другой стороной соединенным с шайбой 6, образующей анод. Анодная шайба 6 имеет вид, например, цилиндра с покрытыми металлической пленкой задним торцом и конической внутренней поверхностью. Размеры шайбы 6 и угол наклона внутренней поверхности определяются геометрией создаваемой электродами электронной линзы. Анодная шайба 6 соединена с изолятором 4, другая сторона которого соединена с выходным окном 8. Соответствующие электрические выводы 9 обеспечивают связь внешних источников питания с катодом 1 и электродами системы электростатической фокусировки 5 и 6.

При необходимости устранения подушкообразной дисторсии для сжатия изображения на краях в оболочку может входить антидисторсионный электрод, выполненный в виде цилиндрической шайбы с покрытой металлической пленкой внутренней поверхностью. Антидисторсионный электрод размещается между анодом и выходным окном и отделяется от них изоляторами.

Предлагаемый трехэлектродный ЭОП работает следующим образом. Световой поток, падающий через входное окно 1 на фотокатод 2, вызывает эмиссию фотоэлектронов, число которых в любой точке пропорционально имеющейся там освещенности. На фокусирующий электрод 5 и анод 6 подано положительное напряжение (причем на аноде напряжение больше), создающее разность потенциалов между фотокатодом и указанными электродами. Электрическое поле, создаваемое электродами, стягивает электроны в узкий пучок, ускоряет и направляет к люминесцентному экрану 7 в точку, сопряженную с точкой вылета электронов из фотокатода 2. В точке попадания электронов на люминесцентом экране 7 возникает свечение, яркость которого пропорциональна количеству попавших в данную точку электронов. Полученное на экране изображение через выходное окно 8 поступает в глаз наблюдателя или на регистрирующий прибор.

Список использованных источников 1. Вакуумные электронные приборы/ А.Г. Берковский, В.А.Гаванин, И.Н.Зайдель, 2-е изд. перераб. и доп. М. Радио и связь, 1988, стр. 229-230.

2. Там же, стр. 232.

3. Воробьев В.А. Фрейкман Б.Г. Моделирование на ЭВМ работы электронно-оптической системы усилителя яркости с электростатической фокусировкой// Электронная техника. Сер. 4. Электровакуумные и газоразрядные приборы. 1979. Вып. 7. С. 54-59.

Формула изобретения

Электронно-оптический преобразователь, содержащий входное окно с расположенным на нем фотокатодом и выходное окно с расположенным на нем люминесцентным экраном, вакуумплотно соединенные с оболочкой, электроды электростатической фокусировки и электрические выводы, отличающийся тем, что оболочка выполнена из шайб из изоляционного материала, при этом в местах расположения электродов электростатической фокусировки установлены шайбы с формой внутренней поверхности, повторяющей форму внутренней поверхности электродов электростатической фокусировки, а электроды электростатической фокусировки выполнены в виде металлической пленки на внутренней поверхности этих шайб, соединяемые участки торцов всех шайб отполированы и покрыты металлической пленкой, а образующие оболочку шайбы вакуумплотно соединены друг с другом.

РИСУНКИ

Рисунок 1