ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК G01B9/00 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к технике для определения пространственных и временных координат быстропротекающих процессов путем высокоскоростной съемки при помощи фотоэлектронного затвора.

Известен фотоприемник (1), преобразующий входное оптическое излучение в поток электронов, фокусируемый на люминесцентном экране. На пути электронного потока установлен затвор в виде двух пар последовательно расположенных электростатических отклоняющих пластин, разделенных диафрагмой с отверстием. Постоянное напряжение, поданное на первую пару пластин (пластины затвора), отклоняет электронный луч от отверстия в диафрагме. При подаче на пластины затвора компенсирующего импульса напряжения луч через отверстие в диафрагме попадает на экран. Вторая пара пластин останавливает движение луча по экрану в момент переключения напряжения, для чего на эту пару пластин подают импульс противоположной полярности относительно импульса, поданного на пластины затвора.

Недостатком данного фотоприемника является низкое качество изображения, поскольку из-за невозможности точно выдержать расстояние между парами пластин в момент переключения напряжений не происходит полной остановки луча на экране и изображение расфокусируется.

Известен электронно-оптический преобразователь (2), содержащий вакуумную оболочку, расположенные в ней фотокатод, ускоряющий электрод, фокусирующую систему, затворную систему, выполненную в виде двух пар электростатических пластин и размещенной между ними диафрагмы с отверстием для прохождения электронного луча, и люминесцентный экран. В одной из пластин электронного затвора имеется прямоугольное окно с подвижной металлической вставкой, повторяющей форму окна и соединенной с ней при помощи пружинящих контактов. Вставка через диэлектрическую прокладку и сильфон соединена с регулировочным винтом, позволяющим перемещать ее без нарушения вакуума, регулируя тем самым чувствительность пластин. Таким образом, данный преобразователь обладает системой регулировки чувствительности пластин, что позволяет добиться высокого качества изображения. Данный преобразователь выбран в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является его высокая инертность при формировании последовательности кадров, т. к. при этом необходимо формировать последовательность электрических импульсов. Получение такой последовательности является сложной технической задачей, а при необходимости формирования кадров субнаносекундной длительности в настоящее время, практически неразрешимой.

Техническим результатом изобретения является снижение инертности устройства при формировании последовательности кадров.

Сущность технического решения заключается в том, что электронно-оптический преобразователь, содержащий вакуумную оболочку, расположенные в ней фотокатод, ускоряющий электрод, фокусирующую систему, затвоpную систему, выполненную в виде двух пар электростатических пластин и размещенной между ними диафрагмы с отверстием для прохождения электронного леча, и систему регулировки чувствительности пластин, снабжен системой последовательного разбиения пучка по кадрам, выполненной в виде установленного между диафрагмой и системой регулировки чувствительности пластин набора обкладок, а в диафрагме выполнены дополнительные отверстия, отверстия диафрагмы расположены между плоскостями соответствующих обкладок.

Преобразователь содержит фотокатод 1, ускоряющий электрод 2, фокусирующий электрод 3, анод 4, затворную систему в виде пары электростатических пластин 5, пары компенсирующих пластин 6 и затворной диафрагмы 7 с несколькими отверстиями (в данном случае - тремя), систему 8 последовательного разбиения пучка по кадрам, выполненную в виде набора обкладок, между которыми расположены отверстия диафрагмы, и систему 9 регулировки чувствительности пластин, имеющую подвижную вставку, диэлектрическую прокладку 10, шток 11, сильфон 12, регулировочный винт 13, и люминесцентный экран 14. Корпус преобразователя выполнен в виде вакуумной оболочки 15.

Преобразователь работает следующим образом.

При отсутствии напряжений на пластинах 5 и 6 и обкладках 8, изображение, сформированное электрической фокусирующей системой (состоящей из электродов 2, 3 и анода 5), попадает с фотокатода 1 через отверстие в аноде 4 и одно их отверстий в диафрагме 7 на экран 12. Предварительное запирание изображения осуществляется путем смещения электронного пучка на стенки диафрагмы 7 при подаче постоянного противофазного напряжения смещения на затворные пластины 5 и компенсирующие пластины 6.

При подаче на затвоpные пластины 5 линейно нарастающего напряжения происходит развертка электронного пучка по поверхности диафрагмы 7 и последовательное кадрирование изображения путем последовательного разбиения пучка по кадрам. Для компенсации перемещения луча на экране 14, приводящему к расфокусировке изображения, на компенсирующие пластины 6 подают противофазное линейно нарастающее напряжение. Абсолютная компенсация перемещения пучка на экране достигается регулировкой положения вставки системы 9 вращением винта 13.

Полученную таким образом последовательность кадров разводят подачей постоянных напряжений смещения на систему 8, причем все кадры последовательности можно разместить на одном экране 14 в разных местах, либо совместить некоторые из кадров в одном месте.

Таким образом, в данном преобразователе для формирования последовательности кадров не требуется формировать последовательность электрических импульсов, что позволяет сформировать последовательность кадров пикосекундного диапазона длительностей.

(56) Бутслов М. М. Электронно-оптические преобразователи для изучения сверхбыстрых процессов. Успехи научной фотографии, т. YI. 1959, с. 77.

Авторское свидетельство СССР N 1355045, кл. Н 01 J 31/50, 1985.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике для определения пространственных и временных координат быстро протекающих процессов. Технический результат изобретения состоит в снижении инертности устройства при формировании последовательности кадров. При подаче на электростатические пластины линейно нарастающего напряжения происходит развертка электронного пучка по поверхности затворной диафрагмы и последовательное кадрирование изображения путем последовательного разбиения пучка по кадрам. Для компенсации перемещения луча на экране, приводящего к расфокусировке изображения, на компенсирующие пластины подают противофазное линейно нарастающее напряжение. Абсолютная компенсация перемещения пучка на экране достигается регулировкой положения вставки системы вращения винта. 1 ил.

ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий вакуумную оболочку, расположенные в ней фотокатод, ускоряющий электрод, фокусирующую систему, затворную систему, выполненную в виде двух пар электростатических пластин и размещенной между ними диафрагмы с отверстием для прохождения электронного луча, и систему регулировки чувствительности пластин, отличающийся тем, что он снабжен системой последовательного разбиения пучка по кадрам, выполненной в виде установленного между диафрагмой и системой регулировки чувствительности пластин набора обкладок, а в диафрагме выполнены дополнительные отверстия, отверстия диафрагмы расположены между плоскостями соответствующих обкладок.