Времяанализирующее устройство
Союз Советских
Социалистических
Республик! и 8135:;,") ОП ИКАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Доно.)нительное к:.нт. свид-ву —— (22) Заявлено 05.04.78 12!) 2593501/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.
Н 01 J 31/50
Гоаударственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий
Опубликован< О".,".! . )бюллетень ¹ 10
Дата опубликования описания 25.03.81 (53) УДК 621.383. .811 (088.8) (72) Авторы изобретения
Г. И. Брюхневич, Н. С. Воробьев, R. А. Миллер, В.
A. М. Прохоров, Ю. 11. Сердюченко, Б. М. Степано (71) Заявитель (54) ВРЕМЯАНАЛИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
Изобретение относится к электронной технике, в частности к устройствам, содержащим электронно-оптические преобразователи (9011) для анализа быстропротекающих процессов в режиме покадровой или фотохронографической регистрации.
Известно времяанализирующее устройство, содержащее электронно-оптический преобразователь, предназначенное для изучения и анализа сверхбыстрых процессов (1).
Недостатком данного устройства является относительно низкое временное разреше- 10 ние, что не позволяет использовать его для регистрации процессов в пикосекундном диапазоне.
Известно также времяанализирующее устройство, включаюгцее электронно-оптический преобразователь изображения, содер!
5 жащий фотокатод, ускоряющий и фокусирующий электроды, анодную диафрагму, электронный затвор, отклоняющую систему и люминесцентный экран (2).
Недостатком этого времяанализирующего устройства также является относительно низкое временное разрешение.
Цель изобретения — повышение временного разрешения.
Указанная цель достигается тем, что отклоняющая система выполнена в виде широкополосного симметричного тракта с распределенными параметрами, образованного двумя двухпроводными линиями с одинаковым волновым сопротивлением, причем наружные проводники линий соединены и представляют собой вакуумноплотную оболочку отклоняющей системы, к входным разъемам линий подключен генератор симметричных импульсов развертки, а к Bblходным разъемам — коаксиальные согласующие тракты с оконечной нагрузкой, равной волновому сойротивлению двухпроводных линий и такой длины, что удвоенное время распространения сигнала по ним от отклоняющей системы до оконечной нагрузки превышает максимальную длительность импульса развертки, и между отклоняющей системой и люминесцентным экраном установлена электронная ловушка, выполненная в виде усеченного конуса с меньшим основанием, обращенным в сторону отклоняющей системы преобразователя. Кроме того, электронный затвор 3011 выполнен в виде двух пар отклоняющих пластин. между которыми установлена затворная диаграмма, причем
813535 каждая из отклоняющих пластин электронного затвора имеет по два вывода для подключения этих пластин одним выводом к генератору затворных импульсов, а другим-к высокочастотному согласующему тракту с оконечной нагрузкой, равной волновому сопротивлению тракта и такой длины, что удвоенное время распространения сигнала от пластин до оконечной нагрузки превышает длительность импульсов затвора.
На чертеже изображено времяанализирующее устройство.
Устройство содержит фотокатод 1, ускоряющий электрод 2 с мелкоструктурной сеткой, фокусируюший электрод 3, анодную диафрагму 4, электронный затвор, выполненный в виде двух пар отклоняющих пластин 5 и 6, между которыми установлена затворная диафрагма 7, отклоняющую систему 8 в виде двух двухпроводных линий 9, наружные проводники которой соединены и образуют вакуумноплотную оболочку 10, электронную ловушку 11, люминесцентный экран 12, волоконно-оптический диск 13, предназначенный для контактного фотографирования изображения с люминесцентного экрана.
Двухпроводные линии 9 системы отклонения подсоединены к генератору 14 импульсов развертки с одной стороны и к согласующим трактам 15 с оконечной нагрузкой 16 — с другой. Отклоняющие пластины 5 и 6 электронного затвора подсоединены к генератору 17 затворных импульсов с од- зо ной стороны и к высокочастотному согласующему тракту 8 с оконечной нагрузкой 19— с другои.
Времяанализирующсс устройство работает следующим образом.
Излучение, падающее на фотокатод 1, вызывает эмиссию фотоэлектроиов, которые под действием электрического поля, образованного между фотокатодом 1 и ускоряющим электродом 2, ускоряются и фокусируются на экране 12 с помощью электронндй линзы, образованной ускоряющим электродом 2, фокусирующим электродом 3 и анодной диафрагмой 4. Изображение с экрана 12 переносится на наружную (ио отношению к ЭОП ) поверхность волоконно-оптического диска 13, где и может быть зафиксировано 4> на пленку или какой-либо фотоэлектронный детектор. В отсутствие сигнала на фотокатоде 1 от исследуемого процесса ЭОП закрыт путем подачи иа пластины 5 и 6 электронного затвора запирающего напряжения (E3an), да 50
Отпирание изображения осу ществляется путем подачи на пластины 5 и 6 электронного затвора импульса отпирающего напряжения от генератора 17 затворных импульсов, в результате чего пучок фотоэлектронов перемещается относительно щели затворной диафрагмы 7. Изображение на экране 12 появляется в момент попадания пучка электронов в щель затворной диафрагмы 7. Импульс напряжения от генератора 17 затворных импульсов, пройдя пластины 5 и 6 электронного затвора, проходит далее по высокочастотному согласующему тракту 18 до оконечной нагрузки 19. Возникающий на нагрузке 19 отраженный сигнал импульса напряжения (ввиду неидеальности согласования в широком диапазоне частот) проходит по высокочастотному согласующему тракту 18 к пластинам 5 и 6 через время двойного прохода волны напряжения по тракту.
При электрической длине тракта 18, соответствующей двойному времени распространения сигнала, которое больше максимальной деятельности импульса затворного напряжения, отраженный сигнал приходит к пластинам 5 и 6 после запирания изображения в ЭОП и не вызывает искажений изображения, приводящих к потере временного разрешения ЭОП.
Развертка изображения по экрану 12 осуществляется широкополосными линиями
9 системы 8 отклонения при подаче на них импульсов напряжения от генератора 14 импульсов развертки. При этом скорость развертки изображения по экрану может быть равна нескольким скоростям света, что необходимо для надежной регистрации изображения с пикосекундным и субпикосекундным временным разрешением. После прохождения широкополосных двухпроводных линий 9 системы отклонения импульсы развертки проходят по согласующим трактам 15 с оконечной нагрузкой 16. Возникающий на оконечной нагрузке 16 отраженный сигнал импульса развертки, в силу несовершенства в согласовании линии в широком диапазоне частот, проходит по согласующему тракту 15 и через время, равное двойному пробегу сигнала по нему, поступает на двухпроводные линии 9 системы отклонения, где отраженный импульс вызывает скачкообраз«ое изменение скорости развертки. Если электрическая длина согласующих трактов
15 такова, что соответствующий пробег сигнала по ней от системы отклонения к нагрузке и обратно больше максимальной длительности импульса развертки, то отраженный сигнал приходит к системе отклонения после окончания развертки изображения по экрану и не вызывает ухудшения временного разрешения ЭОП.
После прохождения отклоняющей системы 8 электронные пучки, отклоненные на угол, больший, чем это необходимо для развертки изображения по всемй рабочему полю люминесцентного экрана 12, заходят за коническую часть электронной ловушки 1, которая находится под потенциалом вакуумноплотной оболочки 10 отклоняющей системы 8. В результате этого в приборе отсутствует снижение контраста изображения на люминесцентном экране под действием электронов, упруго отраженных от боковых стенок вакуумного баллона, также приводящее к снижению надежности регистрации процес813535 сов с пикосекундным и субпикосекундным временным разрешением.
Проведенные испытания опытных образцов показали возможности их эффективного применения в фотохронографических системах для регистрации быстропротекающих процессов с пикосекундным временным разрешением.
Формула изобретения
1. Времяанализируюшее устройство, включающее электронно-оптический преобразователь изображения, содержащий фотокатод, ускоряющий и фокусируюший электроды, анодную диафрагму, электронный затвор, отклоняющую систему и люминесцентный экран, отличающееся тем, что, с целью повышения временного разрешения, отклоняющая система выполнена в виде широкополосного симметричного тракта с распределенными параметрами, образованного двумя двухпроводными линиями с одинаковым волновым сопротивлением, причем наружные проводники линий соединены и представляют собой вакуумноплотную оболочку отклоняющей системы, к входным разъемам линий подключен генератор симметричных импульсов развертки, а к выходным разъемам— коаксиальные согласующие тракты с оконечной нагрузкой, равной волновому сопротивлению двухпроводных линий, и такой длины, что удвоенное время распространения сигнала по ним от отклоняющей системы до оконечной нагрузки превышает максимальную длительность импульса развертки, и между отклоняющей системой и люминесцентным экраном установлена электронная
5 ловушка, выполненная в виде усеченного конуса с меньшим основанием, обращенным в сторону отклоняющей системы преобразователя.
2. Устройство по п. 1, отличающееся
10 тем, что электронный затвор ЭОП выполнен в виде двух пар отклоняющих пластин, между которыми установлена затворная диафрагма, причем каждая из отклоняющих пластин электронного затвора имеет по два вывода для подключения этих пластин одним выводом к генератору затворных импульсов, а другим —. к высокочастотному согласующему тракту с оконечной нагрузкой, равной волновому сопротивлению тракта и такой длины, что удвоенное время распространения сигнала от пластин до оконечной нагрузки превышает длительность импульсов затвора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Бутелов М. М. Элеитронно-оптические преобразователи для изучения сверхбыстрых процессов. «Успехи научной фотографии», 1959, Хе 6, с. 76.
2. Коробкин В. В. и др. Электроннооптическая аппаратура ФИАН СССР. Приборы экспериментальной физики. Научные зо труды ВНИИОФИ. Сер. В. 1972, вып. 1, с. 166-173 (прототип).
71
Т Т т)
jj i „1jjj
Редактор А. На рсков Заказ 342j67 Составитель В. Ким Техред А. Бойкас Корректор Ю. Макаренко Тираж 784 Г1одписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП «Г1атент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
