Электронно-оптический преобразователь

Изобретение относится к электронной технике, а именно к электронно-оптическим преобразователям (ЭОП) с люминесцентным экраном, и может быть использовано для регистрации и временного анализа быстропротекающих процессов. Электронно-оптический преобразователь содержит фотокатод, цилиндрический ускоряющий электрод, осесимметричный фокусирующий электрод, цилиндрический анод с диафрагмой, систему развертки изображения и люминесцентный экран. Диафрагма расположена перед анодом. Фокусирующий электрод образован входной цилиндрической частью и выходной цилиндрической частью меньшего диаметра, объединенными переходной частью. Технический результат - улучшение качества изображения на люминесцентном экране. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к электронной технике, а именно к электронно-оптическим преобразователям (ЭОП) с люминесцентным экраном, и может быть использовано для регистрации и временного анализа быстропротекающих процессов.

Из уровня техники известен времяанализирующий ЭОП УМИ-93 СК, включающий фотокатод, ускоряющий электрод в виде мелкоструктурной сетки, расположенной вблизи фотокатода, фокусирующий электрод в виде усеченного конуса, анод, систему развертки изображения, люминесцентный экран и усилительные каскады с магнитной фокусировкой (см. М. Butslov, В. Korobkin, A. Prohorov etc. X international Congress HSP Nice 1972, p. 137). Основным недостатком этого ЭОП является слишком большой коэффициент электронно-оптического увеличения ~4, который ограничивает информационную способность прибора, поскольку во время переноса изображения на люминесцентный экран размер пикселя увеличивается в ~4 раза, а число пикселей во столько же раз уменьшается.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является ЭОП, содержащий фотокатод, цилиндрический ускоряющий электрод и цилиндрический фокусирующий электрод аналогичного диаметра, цилиндрический анод с расположенной за ним диафрагмой, систему развертки изображения и люминесцентный экран (см. а.с. SU 1100655, кл. H01J 31/50, опубл. 30.06.1984). Электроды фокусирующей системы такого ЭОП образуют иммерсионную электронную линзу. Это определяет необходимость подавать на каждый электрод разные потенциалы, что усложняет источник питания ЭОП, особенно, если фокусирующая система должна работать в импульсном режиме. Кроме того, заявленные геометрические размеры электронно-оптической системы ЭОП таковы, что коэффициент электронно-оптического увеличения М=1.2-1.6, что ограничивает временное разрешение и информационную способность ЭОП.

Технической проблемой является устранение указанных недостатков и создание эффективного ЭОП с увеличенными временным разрешением и яркостью наблюдаемого изображения. Технический результат заключается в улучшении качества изображения на люминесцентном экране. Поставленная проблема решается, а технический результат достигается тем, что в электронно-оптическом преобразователе, содержащем фотокатод, цилиндрический ускоряющий электрод, осесимметричный фокусирующий электрод, цилиндрический анод с диафрагмой, систему развертки изображения и люминесцентный экран, диафрагма расположена перед анодом, а фокусирующий электрод образован входной цилиндрической частью и выходной цилиндрической частью меньшего диаметра, объединенными переходной частью.

ЭОП предпочтительно выполнен таким образом, что

d2/d1=1-1.6, l1/d1=0.5-2.5, l2/d2=2.8-5, l3/d3=0.08-3, l4/d4=0.067-2.4, L1/l1=0-20, L2/l4=0-15, L3≤(3,7)*(l1+L1+l2+l3+lк+L2+l4), lк/l3=0-15, d2/d3=1.5-5, d3/d4=1-2, d4/d5=1-5,

где d1, l1 - соответственно диаметр и длина цилиндрического ускоряющего электрода; d2, l2 - соответственно диаметр и длина входной цилиндрической части фокусирующего электрода; d3, l3 - соответственно диаметр и длина выходной цилиндрической части фокусирующего электрода; d4, l4 - соответственно диаметр и длина цилиндрического анода; lк - длина переходной части фокусирующего электрода, выполненной в виде усеченного конуса; d5 - диаметр проходного отверстия диафрагмы анода; L1 - расстояние между ускоряющим и фокусирующим электродами; L2 - расстояние между фокусирующим электродом и анодом; L3 - расстояние между фотокатодом и люминесцентным экраном.

На фиг. 1 представлена общая схема предлагаемого ЭОП;

на фиг. 2 - ЭОП с минимальным значением электронно-оптического увеличения М=1.05;

на фиг. 3 - ЭОП с максимальным значением электронно-оптического увеличения М=1.25.

Предлагаемый ЭОП содержит фотокатод 1, цилиндрический ускоряющий электрод с мелкоструктурной прозрачной для фотоэлектронов сеткой 2, осесимметричный фокусирующий электрод 3, цилиндрический анод 4 с диафрагмой перед ним, систему развертки изображения 5 и люминесцентный экран 6.

Фокусирующий электрод 3 образован входной цилиндрической частью и выходной цилиндрической частью меньшего диаметра, объединенными конической или ступенчатой переходной частью. Такое выполнение электрода 3 фокусирующей системы в сочетании с расположением диафрагмы перед анодом 4 обеспечивает более эффективную фокусировку электронного пучка, что приводит к его сжатию на люминесцентном экране 6 и, как следствие, повышению яркости и улучшению временного разрешения. В предлагаемом ЭОП электронная линза образована однопотенциальными электродами 2 и 4 и фокусирующим электродом 3, т.е. фокусирующая система представляет собой одиночную линзу, питание которой в сравнении с иммерсионной линзой упрощено. Потенциалы на электродах могут быть следующими: фотокатод 1 - минус 5000 В; ускоряющий электрод 2, анод 4 и люминесцентный экран 6-0 В; на фокусирующий электрод 3 подают потенциал фокусировки, который подбирается экспериментально.

Геометрические параметры системы подобраны таким образом, что

d2/d1=1-1.6,

l1/d1=0.5-2.5,

l2/d2=2.8-5,

l3/d3=0.08-3,

l4/d4=0.067-2.4,

L1/l1=0-20,

L2/l4=0-15,

L3≤(3,7)*(l1+L1+l2+l3+lк+L2+l4),

lк/l3=0-15,

d2/d3=1.5-5,

d3/d4=1-2,

d4/d5=1-5,

где d1, l1 - соответственно диаметр и длина цилиндрического ускоряющего электрода 2;

d2, l2 - соответственно диаметр и длина входной цилиндрической части фокусирующего электрода 3;

d3, l3 - соответственно диаметр и длина выходной цилиндрической части фокусирующего электрода 3;

d4, l4 - соответственно диаметр и длина цилиндрического анода 4;

lк - длина переходной части фокусирующего электрода 3, выполненной в виде усеченного конуса;

d5 - диаметр проходного отверстия диафрагмы анода;

L1 - расстояние между ускоряющим и фокусирующим электродами;

L2 - расстояние между фокусирующим электродом и анодом;

L3 - расстояние между фотокатодом и люминесцентным экраном.

В таком преобразователе электронно-оптическое увеличение М=1.05-1.25, что увеличивает техническое временное разрешение, а также яркость изображения, которая обратно пропорциональна коэффициенту М2. Выход за рамки указанных соотношений геометрических параметров электронно-оптической системы приводит, с одной стороны, к резкому ухудшению временного разрешения, а, с другой, - к резкому уменьшению яркости и пространственного разрешения.

ЭОП работает следующим образом.

Перед фотокатодом 1 перпендикулярно направлению развертки устанавливается щелевая диафрагма (на чертежах не показана). Она «вырезает» из исследуемого светового потока изображение в виде щели. Под действием света в ЭОП возбуждается поток фотоэлектронов, который переносится электронной линзой от фотокатода 1 на люминесцентный экран 6, фокусируется на нем и вызывает свечение люминофора. При подаче на систему развертки 5 отклоняющего напряжения, длительность которого известна, щелевое изображение разворачивается по экрану 6. Таким образом осуществляется пространственно-временное преобразование сигнала. Путем фотометрирования развернутого изображения щели осуществляют временной анализ исследуемого процесса.

Для подтверждения заявленного технического результата при помощи специализированного программного комплекса были построены и рассчитаны две оптические системы с такими значениями соотношений геометрии элементов, чтобы коэффициент увеличения принимал пограничные значения диапазона, т.е. 1.05 и 1.25 (соответственно фиг. 2 и фиг. 3). Рассчитанные на ЭВМ параметры подтверждены на экспериментальном макете ЭОП, который имеет следующие соотношения размеров: d1/d2=0.41, d2/d3=1.69, d3/d4=1.625, d4/d5=2.67, l1/d1=0.64, l2/d2=2.193, l3/d3=0.154, l4/d4=0.5, L1/l1=0, L2/l4=0.125, L3=213.

1. Электронно-оптический преобразователь, содержащий фотокатод, цилиндрический ускоряющий электрод, осесимметричный фокусирующий электрод, цилиндрический анод с диафрагмой, систему развертки изображения и люминесцентный экран, отличающийся тем, что диафрагма расположена перед анодом, а фокусирующий электрод образован входной цилиндрической частью и выходной цилиндрической частью меньшего диаметра, объединенными переходной частью.

2. Электронно-оптический преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что выполнен таким образом, что

d2/d1=1-1.6,

l1/d1=0.5-2.5,

l2/d2=2.8-5,

l3/d3=0.08-3,

l4/d4=0.067-2.4,

L1/l1=0-20,

L2/l4=0-15,

L3≤3.7*(l1+L1+l2+l3+lк+L2+l4),

lк/l3=0-15,

d2/d3=1.5-5,

d3/d4=l-2,

d4/d5=1-5, где

d1, l1 - соответственно диаметр и длина цилиндрического ускоряющего электрода;

d2, l2 - соответственно диаметр и длина входной цилиндрической части фокусирующего электрода;

d3, l3 - соответственно диаметр и длина выходной цилиндрической части фокусирующего электрода;

d4, l4 - соответственно диаметр и длина цилиндрического анода;

lк - длина переходной части фокусирующего электрода, выполненной в виде усеченного конуса;

d5 - диаметр проходного отверстия диафрагмы анода;

L1 - расстояние между ускоряющим и фокусирующим электродами;

L2 - расстояние между фокусирующим электродом и анодом;

L3 - расстояние между фотокатодом и люминесцентным экраном.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электронной техники. Способ подачи питающих напряжений на электронно-оптический преобразователь заключается в периодической подаче на фотокатод импульсов положительного или отрицательного напряжения при фиксированном потенциале входа микроканальной пластины, в изменении длительности этого импульса, которая соответствует рабочему циклу электронно-оптического преобразователя, на вход микроканальной пластины, причем на вход микроканальной пластины дополнительно подают второй импульс напряжения, аналогичный по амплитуде импульсу фотокатода с регулируемой задержкой, величину временного интервала которой определяют между передними фронтами первого импульса, подаваемого на фотокатод, и второго импульса, подаваемого на микроканальную пластину.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к способам и устройствам для организации позиционирования микроканального умножителя относительно фотокатода и блока экранного в электронно-оптических преобразователях (далее ЭОП).

Изобретение относится к преобразователям невидимых электромагнитных излучений (инфракрасного, рентгеновского, ультрафиолетового, гамма-излучения) в видимое и может быть использовано в устройствах визуализации, работающих на аналоговых и цифровых принципах.

Изобретение относится к области электронно-оптического приборостроения и касается электронно-оптического преобразователя с автоэиссионным фотокатодом. Электронно-оптический преобразователь включает в себя вакуумированную колбу, входное окно, прозрачное в инфракрасной области спектра, фотокатод, расположенный на внутренней поверхности входного окна, микроканальный усилитель и устройство регистрации двумерного электронного изображения.

Изобретение относится к области электронно-оптического приборостроения и касается электронно-оптического преобразователя с автоэиссионным фотокатодом. Электронно-оптический преобразователь включает в себя вакуумированную колбу, входное окно, прозрачное в инфракрасной области спектра, фотокатод, расположенный на внутренней поверхности входного окна, микроканальный усилитель и устройство регистрации двумерного электронного изображения.

Изобретение относится к фотоэлектронным приборам, а более конкретно к вакуумным корпусам фотоэлектронных приборов, и может быть использовано в конструкциях таких упомянутых фотоэлектронных приборов, как фотоэлектронные умножители, детекторы фотонов, телевизионные передающие трубки, электронно-оптические преобразователи.

Техническое решение относится к вакуумным фотоэлектронным приборам, в которых для усиления фототока используются микроканальные пластины, а более конкретно к узлу крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора.

Изобретение относится к вакуумным фотоэлектронным приборам, в которых для усиления фототока используются микроканальные пластины, а более конкретно к узлу крепления микроканальной пластины внутри вакуумного корпуса вакуумного фотоэлектронного прибора, и может быть использовано при изготовлении таких упомянутых вакуумных фотоэлектронных приборов, как фотоэлектронные умножители, детекторы фотонов, телевизионные передающие трубки, электронно-оптические преобразователи.

Изобретение относится к фотокатодным узлам вакуумных фотоэлектронных приборов, работающих в ультрафиолетовой области спектра и содержащих фотокатод на основе нитридных соединений галлия, и может быть использовано в конструкциях электронно-оптических преобразователей с прямым переносом изображения, фотоэлектронных умножителей и координатно-чувствительных детекторов с микроканальным усилением, изготавливаемых методом раздельной обработки фотокатодной и корпусных частей.

Изобретение относится к электровакуумной технике, в частности к технологии изготовления фотоэлектронных приборов (ФЭП), содержащих одну или несколько микроканальных пластин (МКП).

Изобретение относится к электронной технике, а именно к электронно-оптическим преобразователям с люминесцентным экраном, и может быть использовано для регистрации и временного анализа быстропротекающих процессов. Электронно-оптический преобразователь содержит фотокатод, цилиндрический ускоряющий электрод, осесимметричный фокусирующий электрод, цилиндрический анод с диафрагмой, систему развертки изображения и люминесцентный экран. Диафрагма расположена перед анодом. Фокусирующий электрод образован входной цилиндрической частью и выходной цилиндрической частью меньшего диаметра, объединенными переходной частью. Технический результат - улучшение качества изображения на люминесцентном экране. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх