СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕННОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ИМПУЛЬСНЫХ ОПТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК H01J31/50 

Изобретение относится к фотометрии и может быть использовано для исследования коротких световых импульсов.

Известен способ определения временной энергетической структуры импульсных оптических сигналов [1], включающий прием исследуемого оптического сигнала, преобразование его в электрический сигнал, преобразование временной зависимости интенсивности электрического сигнала в пространственное распределение интенсивности дополнительного оптического сигнала, измерение распределения интенсивности дополнительного оптического сигнала.

Известно устройство для определения временной энергетической структуры импульсных оптических сигналов [1], содержащее преобразователь оптического излучения в электрический сигнал, линию передачи, электроннолучевую трубку, щелевую диафрагму и фотометр, причем выход преобразователя через линию передачи подключен к модулирующему электроду электроннолучевой трубки.

Недостатком этого способа и устройства для его осуществления является необходимость преобразования исследуемого оптического сигнала в электрический и связанное с ним использование электрических передающих линий, имеющих ограниченный верхний частотный диапазон.

Известен также способ определения временной энергетической структуры импульсных оптических сигналов [2], включающий прием исследуемого оптического излучения и фокусировку его на поверхность фотокатода, фотоэлектронное преобразование световой энергии, формирование электронного пучка, развертку его в пространстве, преобразование сфокусированного электронного потока в дополнительный оптический сигнал, измерение интенсивности в пространственном распределении дополнительного оптического сигнала.

Известно устройство для определения временной энергетической структуры импульсных оптических сигналов [2], содержащее входную фокусирующую оптическую систему, вакуумную оболочку и расположенные внутри вдоль ее оси фотокатод, электрод, полый ускоряющий анод, отклоняющую систему и люминесцентный экран.

Этот способ и устройство для его осуществления обладают следующими недостатками. Во-первых, это касается ограниченного динамического диапазона регистрации оптических процессов пико- и субпикосекундной длительности, во-вторых, невозможности получения малого размера разрешаемого элемента на люминесцентном экране.

Сверху динамический диапазон регистрации оптических сигналов ограничен кулоновским расталкиванием электронов в пучке. Действительно, за счет фокусировки исследуемого излучения на поверхность фотокатода в точку плотность фотоэлектронов вблизи поверхности фотокатода валика, а скорость незначительна. В результате эффект кулоновского расталкивания электронов будет сильно сказываться на параметры пучка. Кулоновское расталкивание электронов происходит равновероятно по всем направлениям, однако уширение пакета фотоэлектронов в осевом направлении приводит к тому, что электроны, вылетевшие раньше, получают дополнительное ускорение по сравнению с теми, которые вылетели позже. В результате фотоэлектроны достигают отклоняющей системы с нарушением временной последовательности и поэтому временная структура сгустка электронов не будет адекватно отражать временной профиль падающего на фотокатод импульсного светового сигнала. Чем больше интенсивность входного оптического сигнала и чем короче его длительность, тем рассмотренный эффект будет проявляться сильнее. Следует отметить, что разброс начальных скоростей электронов, покидающих фотокатод по нормальной к поверхности катода компоненте также приведет к уширению пакета в осевом направлении.

Уширение пакета фотоэлектронов малой длительности в осевом направлении приведет также к тому, что размер разрешаемого элемента вдоль направления развертки увеличивается.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона.

Указанная цель достигается тем, что в способе определения временной энергетической структуры импульсных оптических сигналов, включающем прием исследуемого оптического излучения, формирование светового пучка, фотоэлектронное преобразование световой энергии с помощью фотокатода, формирование электронного пучка, развертку его в пространстве, преобразование сфокусированного электронного потока в дополнительный оптический сигнал и измерение энергетического параметра в пространственном распределении дополнительного оптического сигнала, формируют световой пучок с диаметром, равным диаметру фотокатода, фотоэлектронное преобразование осуществляют с помощью фотокатода, выполненного в виде оболочки сферического сегмента, а электронный пучок формируют путем дополнительной фокусировки эмитируемых с вогнутой сферической поверхности фотокатода потока электронов с получением аксиально-симметричного сходящегося электронного пучка с последующим коллимированием сфокусированного электронного потока с одновременным уменьшением энергии электронов в нем, причем перед или после уменьшения энергии электронов выделяют из электронного пучка два электронных потока, проходящих через расположенные в плоскости, перпендикулярной оси пучка, и на одной прямой две щелевые области, края которых равноудалены от оси пучка, при этом измеряемым энергетическим параметром в пространственном распределении дополнительного оптического сигнала является расстояние между точками, соответствующими заданному уровню энергии в направлении, перпендикулярном направлению развертки пучка.

Кроме того, перед преобразованием выделенных и сфокусированных электронных потоков пучка в дополнительный оптический сигнал осуществляют расширение этих потоков в направлении перпендикулярном направлению развертки пучка.

Указанная цель достигается также тем, что устройство для определения временной энергетической структуры импульсных оптических сигналов, содержащее входную оптическую систему, вакуумную оболочку и расположенные внутри ее вдоль оси фотокатод, электрод, полый ускоряющий анод с рабочим участком, отклоняющую систему и люминесцентный экран снабжено энергетическим конвертором электронов с диафрагмой, размещенной на одной из его рабочих поверхностей, плоской проводящей сеткой, фокусирующей системой, матричным фотоприемником, амплитудным селектором, анализатором и средствами отображения информации, а фотокатод выполнен в виде оболочки сферического сегмента, электрод выполнен в виде усеченной конической поверхности, рабочий участок полого ускоряющего анода выполнен сферическим из тонкой проводящей сетки, причем центр кривизны рабочего участка полого ускоряющего анода и вершина конической поверхности электрода совпадают с центром кривизны сферической поверхности фотокатода, который лежит в плоскости, совпадающей с входной поверхностью электрического конвертора электронов, диафрагма выполнена в виде двух прямоугольных щелей, расположенных на одной прямой, симметрично относительно оси оболочки, между энергетическим конвертором электронов и отклоняющей системой установлены плоская проводящая сетка и фокусирующая система, матричный фотоприемник оптически связан с люминесцентным экраном, а электрически - через последовательно соединенные амплитудный селектор и анализатор со средствами отображения информации.

Кроме того, энергетический конвертор электронов может быть выполнен в виде микроканальной пластины.

Совокупность признаков заявленного технического решения является новой, что позволяет судить о соответствии его критерию изобретения "новизна".

Указанная выше совокупность признаков позволяет получить новое качество - расширение динамического диапазона за счет снижения влияния кулоновского расталкивания электронов в пучке на временное разрешение. Дело в том, что верхний предел динамического диапазона регистрации импульсных оптических сигналов ограничивается, главным образом, ухудшением временного разрешения. Действительно, чем выше интенсивность света, тем выше плотность электронов в пучке и тем большее влияние оказывает кулоновское расталкивание электронов на размытие токового импульса в осевом направлении, что приводит к нарушению временной последовательности фотоэлектронов, достигающих отклоняющую систему, а следовательно, к переналожению пространственно уширенных изображений разрешаемого элемента на люминесцентном экране вдоль направления развертки. В результате за счет потери контраста изображения в направлении развертки снижается временное разрешение.

Отличительные признаки предложенного технического решения, касающиеся формирования светового пучка с диаметром, равным диаметру фотокатода, выполненного в виде оболочки сферического сегмента, дополнительной фокусировки, эмиттируемых с вогнутой сферической поверхности фотокатода электронов, коллимирования сфокусированного электронного потока с одновременным уменьшением энергии электронов в нем, выделения из электронного пучка двух электронных потоков, проходящих через расположенные в плоскости, перпендикулярной оси пучка, и на одной прямой две щелевые области, края которых равноудалены от оси пучка, и параметра, измеряемого в пространственном распределении дополнительного оптического сигнала, относятся к числу существенных, так как отсутствие любого из указанных выше признаков в совокупности не дает возможности получить тот положительный эффект, который является целью изобретения.

Действительно, равномерная засветка исследуемым излучением всей поверхности фотокатода позволяет уменьшить плотность электронов у поверхности фотокатода, а следовательно, снизить влияние кулоновского рассеяния электронов в пучке вблизи поверхности фотокатода, где это влияние могло бы быть существенным, так как начальная скорость электронов мала. Однако при этом сразу же возникает необходимость в дополнительной фокусировке эмиттируемых со всей поверхности фотокатода электронов, т.е. в формировании разрешаемого элемента (кроссовера), изображение которого будет строиться в плоскости люминесцентного экрана, с одновременным обеспечением равенства времени, необходимого для достижения электронами с равными начальными скоростями, вылетающими из центра фотокатода и его периферии, кроссовера, так как в противном случае будет иметь место дисперсия времени пролета, а следовательно, ухудшение временного разрешения в направлении сканирования. Таким образом, засветка исследуемым излучением всей рабочей поверхности фотокатода обуславливает необходимость использования фотокатода, выполненного именно в виде оболочки сферического сегмента.

Следует отметить, что распределение интенсивности оптического сигнала по всей поверхности фотокатода позволит снизить плотность тока не только вблизи поверхности фотокатода, но и во всей области сходящегося электронного пучка, где электроны не набрали еще достаточно высоких скоростей при своем движении к аноду. Кулоновское расталкивание электронов станет возможным только в области кроссовера, однако благодаря локализованности этой области и большой скорости электронов (т.е. малому времени пребывания электронов в этой области) влияние кулоновского расталкивания электронов будет незначительным в широком диапазоне изменения длительности световых импульсов.

Качество фокусировки электронного пучка зависит от угла раствора пучка электронов, выходящих из кроссовера и их энергии, а именно: для уменьшения размеров электронного пятна на люминесцентном экране необходимо стремиться уменьшить апертурный угол выходящих из кроссовера электронов и их энергию. Однако засветка всей поверхности фотокатода исследуемым излучением приводит к тому, что апертурный угол входящего в область кроссовера пучка электронов будет очень большой. Поэтому для обеспечения хорошей фокусировки пучка в плоскости люминесцентного экрана необходимо осуществить коллимирование потока электронов, выходящих из кроссовера, с одновременным уменьшением энергии электронов в нем, а также диафрагмирование пучка. Необходимость в диафрагмировании электронного пучка обусловлена следующими обстоятельствами. Максимальная плотность тока - в центре кроссовера, который состоит в основном из электронов, имеющих преимущественно нормальную (осевую) компоненту скорости. Следовательно, в центре кроссовера будет сильно проявляться эффект кулоновского расталкивания электронов (после того, как их энергия будет уменьшена), а наличие в нем в основном электронов, имеющих преимущественно нормальную компоновку скорости, приведет к тому, что за счет электронов центральной части кроссовера будет происходить временное размытие токового импульса. В радиальном же направлении (перпендикулярном оси пучка) будет также иметь место кулоновское расталкивание электронов. Однако, поскольку периферийная часть пучка в кроссовере состоит из электронов, имеющих преимущественно тангенциальную компоненту скорости, то на люминесцентном экране будет иметь место лишь изменение ширины кривой распределения яркости светового пятна по ее основанию. Временного же размытия периферии электронного пучка вдоль оси пучка практически не будет. Следует также отметить, что из-за малых линейных размеров изображения кроссовера на люминесцентном экране, сильное кулоновское расталкивание электронов может исказить истинное распределение яркости светового пятна по его периферии. Поэтому центральная часть пучка в кроссовере (согласно изобретению) диафрагмируется.

Предложенное формирование разрешаемого элемента позволило дополнительно сжать изображение кроссовера на люминесцентном экране в направлении развертки путем исключения из процесса формирования изображения тех электронов, которые составляют периферию пучка в направлении развертки изображения. Подобное уменьшение интенсивности пучка стало возможным благодаря тому, что об интенсивности оптического сигнала в каждый момент времени судят по расстоянию между точками, соответствующим заданному уровню энергии в направлении, перпендикулярном направлению развертки пучка.

Авторам не известны технические решения, характеризующиеся всей указанной выше совокупностью признаков, обеспечивающих получение нового качества. На этом основании сделан вывод о соответствии предложенного технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для определения временной энергетической структуры импульсных оптических сигналов; на фиг.2 - электроннооптический преобразователь, на фиг.3 - распределение плотности тока пучка в кроссовере (j(r)) до и после (штриховая линия) диафрагмы.

Устройство для определения временной энергетической структуры импульсных оптических сигналов содержит входную оптическую систему 1, электроннооптический преобразователь 2, матрицу фоточувствительных элементов 3, амплитудный селектор 4, анализатор 5, средства отображения информации 6 и блок питания 7.

Электроннооптический преобразователь 2 содержит (фиг.2) металлостеклянную вакуумную оболочку 8, входной 9 и выходной 10 волоконнооптические элементы, установленные соосно на противоположных торцах вакуумной оболочки 8 так, что сферические поверхности волоконнооптических элементов обращены внутрь оболочки 8, фотокатод 11, нанесенный на сферическую поверхность волоконооптического элемента 9, люминесцентный экран 12, нанесенный на сферическую поверхность волоконнооптического элемента 10, фокусирующий электрод 13, выполненный в виде усеченной конической поверхности, полый ускоряющий анод 14 со сферическим рабочим участком 15, выполненным в виде тонкой проводящей сетки, прозрачной для пучка электронов, причем фокусирующий электрод 13 и полый ускоряющий анод 14 установлены относительно волокон- нооптического элемента 3 так, что вершина конической поверхности фокусирующего электрода 13 и центр кривизны рабочего участка 15 полого ускоряющего анода 14 совпадают с центром кривизны сферической поверхности волоконнооптического элемента 9, диафрагму 16, установленную внутри полого ускоряющего анода 14 в плоскости, соответствующей наименьшей площади поперечного сечения электронного пучка, энергетический конвертор электронов 17, входная рабочая поверхность которого размещена вплотную к диафрагме 16, плоскую проводящую сетку 18, фокусирующую систему 19 и отклоняющую систему 20, последовательно расположенные по оси вакуумной оболочки 8 между энергетическим конвертором электронов 17 и выходным волоконнооптическим элементом 10.

Диафрагма 16 (фиг. 3) содержит два прямоугольных щелевидных отверстия 21, расположенные вдоль одной прямой, а края отверстий 21 равноудалены от центра диафрагмы 16.

В качестве энергетического конвертора электронов 17 используется микроканальная пластина (МКП). Если на входную рабочую поверхность МКП падает высокоэнергетический поток электронов, то, влетая в каналы МКП и ударяя по их стенкам, эти электроны вызывают появление вторичных низкоэнергетических электронов. Электрическое поле, приложенное к обкладкам МКП, ускоряет находящиеся внутри каналов вторичные электроны в осевом направлении. Двигаясь одновременно под действием начальной скорости в радиальном направлении, они могут многократно еще соударяться со стенками каналов, вызывая появление новых вторичных электронов, пока не кончится канал. Вылетающие с противоположной поверхности МКП вторичные электроны являются в основном медленными с энергией порядка 5 эВ, при этом распределение по плотности медленных электронов полностью соответствует распределению плотности высокоэнергетического пучка электронов на входной повеpхности МКП. Временная дисперсия при прохождении одноэлектронного импульса по каналу МКП во многом зависит от количества соударений электрона со стенками канала. Поэтому в устройстве, реализующем предложенный способ, используется пластина, в которой имеет место одно-два соударения, что обеспечивает дисперсию, равную не более единиц пикосекунд. Выходящие из каналов МКП электроны имеют меньший чем на входе апертурный угол, т.е. МКП одновременно с функцией энергетического конвертора электронов выполняет функцию дополнительного коллимирующего устройства.

В качестве фокусирующей системы 19 может быть использована система из двух четырехполюсных магнитных линз, размещенных последовательно одна за другой с внешней стороны оболочки 8. Вместо пары четырехполюсных магнитных линз в устройстве может быть использована квадрупольная электростатическая линза, размещенная внутри оболочки 8.

Способ определения временной энергетической структуры импульсных оптических сигналов осуществляется следующим образом.

С помощью входной оптической системы 1, выполненной, например, в виде однолинзового объектива, осуществляют прием излучения исследуемого быстропротекающего процесса и формирование светового пучка, которым через входной волоконноптический элемент 9 осуществляют засветку всей поверхности фотокатода 11. Эмиттируемые с вогнутой сферической поверхности фотокатода 11 фотоэлектроны под действием ускоряющего электрического поля, создаваемого полым анодом 14 со сферическим рабочим участком 15, и электрического поля электрода 13, выполненного в виде усеченной конической поверхности, формируются в аксиально-симметричный безаберационный сходящийся пучок, минимальное сечение которого (кроссовер) имеет размеры на два порядка меньше диаметра рабочей области фотокатода 11. Благодаря тому, что фотокатод 11 выполнен в виде оболочки сферического сегмента, а фокусирующий электрод 13 и полый ускоряющий анод 14 установлены относительно фотокатода 11 так, что вершина конической поверхности электрода 13 и центр кривизны рабочего участка 15 полого ускоряющего анода 14 совпадают с центром кривизны сферической поверхности фотокатода 11, то дисперсия времени пролета до кроссовера между электронами с равными начальными энергиями вылета, но эмиттируемые из центра фотокатода 11 и его периферии, равна нулю. С помощью диафрагмы 16, установленной в плоскости кроссовера, выделяют из полученного аксиально-симметричного сходящегося электронного пучка два электронных потока. В результате чего геометрия кроссовера в его сечении преобразуется из круглой в штриховую, разделенную на две равные части, причем крылья этого штриха во взаимно перпендикулярных направлениях подчиняются закону Гаусса.

Прошедшие через прямоугольные щели 21 диафрагмы 16 высокоэнергетические электроны подвергают предварительному коллимированию с одновременным снижением их энергии с помощью МКП. На выходе МКП получают низкоэнергетический пучок, имеющий распределение по сечению плотности электронов высокоэнергетического пучка на входной поверхности МКП. Здесь следует отметить, что диафрагмирование электронного пучка, в принципе, может быть осуществлено не на входе, а на выходе МКП. После выхода из каналов МКП выделенные потоки электронов коллимируют в ускоряющем плоском электростатическом поле, созданном плоской проводящей сеткой 18, имеющей прозрачность к электронам пучка не менее 90%, и установленной на небольшом расстоянии от выходной поверхности МКП и параллельно ей. При этом происходит и выравнивание скоростей электронов, т.е. уменьшение временной абберации.

Далее с помощью фокусирующей системы 19 осуществляют сжатие потоков электронного пучка в направлении последующей их развертки и расширение пучков в ортогональном развертке направлении. Последнее позволяет значительно ослабить кулоновское расталкивание электронов в центральной части пучка и, следовательно, исключить их влияние на пространственное (по сечению) распределение периферийных электронов. Нетрудно добиться для приемлемой электроннооптической длины всего устройства отношения коэффициентов увеличения во взаимно перпендикулярных направлениях порядка 8-10.

Электронный пучок, пройдя отклоняющую систему 20, напряженность электрического поля между пластинами которой изменяется на величину, пропорциональную полному отклонению электронного пучка на люминесцентном экране 12, высвечивает на нем световую дорожку, состоящую из последовательно расположенных вдоль направления развертки вплотную друг к другу разрешаемых парных штриховых элементов изображения кроссовера. Разрешаемые штриховые элементы отображают характерные стадии динамики развития во времени светового процесса. Каждый разрешаемый элемент изображения кроссовера (в случае непрерывно изменяющегося во времени исследуемого светового сигнала) имеет свою яркость вдоль направления штриха. То есть, о величине световой энергии в каждый разрешаемый момент времени можно судить по расстоянию между точками, соответствующими выбранному уровню яркости, в направлении, перпендикулярном направлению развертки луча.

Измерение интенсивности светового сигнала в каждый разрешаемый момент времени осуществляют следующим образом. С помощью матрицы фоточувствительных элементов 3 осуществляется преобразование полученного на люминесцентном экране 12 изображения в совокупность электрических сигналов. В амплитудном селекторе 4 (например, видеоусилитель) происходит выделение сигналов каждой строки матрицы 3, амплитуда которых превышает заданный уровень. В анализаторе 5 (например, видеокамера на суперкремниконе, видиконе или ПЗС матрице для измерения размеров штриха методом сравнения или счета) осуществляется определение ширины каждого парного штрихового элемента изображения кроссовера, которая, как легко видеть, пропорциональна числу элементов в строке матрицы 3, имеющих сигнал, превышающий заданный уровень. В качестве средства отображения информации 6 может служить дисплей или ЭВМ (графическая, цифровая или псевдоцветовая информация).

Исследование макета устройства подтвердило возможность получения динамического диапазона регистрации оптического сигнала, равного 10⁴, а временного разрешения, равного 2пс.

Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с прототипом обеспечивает расширение динамического диапазона как минимум 10² раз при временном разрешении 2пс.

Использование: фотометрия, для исследования коротких световых импульсов. Сущность: эмиттируемые с вогнутой поверхностью фотокатода 11 электроны формируют в аксиально-симметричный безаберационный пучок. В плоскости кроссовера установлена диафрагма 16, содержащая два прямоугольных щелевидных отверстия, которые расположены вдоль одной прямой, а края отверстий равноудалены от центра диафрагмы 16, в результате чего геометрия кроссовера в его сечении преобразуется из круглой в штриховую, разделенную на две равные части. Вплотную к диафрагме установлен энергетический конвертор электронов 17, выполненный в виде микроканальной пластины, в результате чего происходит коллимирование с одновременным снижением энергии электронов, прошедших через прямоугольные отверстия диафрагмы 16. После выхода из каналов микроканальной пластинки выделенные потоки электронов сначала коллимируют в электростатическом поле, созданном проводящей сеткой 18, а затем фокусируют с помощью фокусирующей системы 19. Отклоняющая система 20 осуществляет развертку электронного пучка в пространстве, в результате чего на люминесцентном экране 12 высвечивается световая дорожка, состоящая из последовательно расположенных вдоль направления развертки вплотную друг к другу разрешаемых парных штриховых элементов изображения кроссовера. Измеряя расстояние между точками, соответствующими выбранному уровню яркости, в каждом разрешаемом элементе изобретения кроссовера в направлении, перпендикулярном направлению развертки луча, судят о величине световой энергии в каждый разрешаемый момент времени. 2 с. и 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ определения временной энергетической структуры импульсных оптических сигналов, включающий прием исследуемого оптического излучения, формирование светового пучка, фотоэлектронное преобразование световой энергии с помощью фотокатода, формирование электронного пучка, развертку его в пространстве, преобразование сфокусированного электронного потока в дополнительный оптический сигнал и измерение энергетического параметра в пространственном распределении дополнительного оптического сигнала, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона, формируют световой пучек с диаметром, равным диаметру фотокатода, фотоэлектронное преобразование осуществляют с помощью фотокатода, выполненного в виде оболочки сферического сегмента, а электронный пучек формируют путем дополнительной фокусировки эмиттируемых с вогнутой сферической поверхности фотокатода электронов с получением аксиально-симметричного сходящегося электронного пучка с последующим коллимированием сфокусированного электронного потока с одновременным уменьшением энергии электронов в нем, причем перед или после уменьшения энергии электронов выделяют из электронного пучка два электронных потока, проходящих через расположенные в плоскости, перпендикулярной к оси пучка, и на одной прямой две щелевые области, края которых равноудалены от оси пучка, при этом измеряемым энергетическим параметром в пространственном распределении дополнительного оптического сигнала является расстояние между точками, соответствующими заданному уровню энергии, в направлении, перпендикулярном к направлению развертки пучка. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед преобразованием выделенных и сфокусированных электронных потоков пучка в дополнительный оптический сигнал осуществляют расширение этих потоков в направлении, перпендикулярном к направлению развертки пучка. 3. Устройство для определения временной энергетической структуры импульсных оптических сигналов, содержащее входную оптическую систему, вакуумную оболочку и расположенные внутри нее вдоль оси фотокатод, электрод, полый ускоряющий анод с рабочим участком, отклоняющую систему и люминесцентный экран, отличающееся тем, что, с целью расширения динамического диапазона, в устройство введены энергетический конвертор электронов с диафрагмой, размещенной на одной из его рабочих поверхностей, плоская проводящая сетка, фокусирующая система, матричный фотоприемник, амплитудный селектор, анализатор и средства отображения информации, фотокатод выполнен в виде оболочки сферического сегмента, электрод выполнен в виде усеченной конической поверхности, а рабочий участок полого ускоряющего анода выполнен сферическим из тонкой проводящей сетки, причем центр кривизны рабочего участка полого ускоряющего анода и вершина конической поверхности электрода совпадают с центром кривизны сферической поверхности фотокатода, который лежит в плоскости, совпадающей с входной поверхностью энергетического конвертора электронов, диафрагма выполнена в виде двух прямоугольных щелей, расположенных на одной прямой симметрично относительно оси оболочки, между энергетическим конвертором электронов и отклоняющей системой установлены плоская проводящая сетка и фокусирующая система, матричный фотоприемник оптически связан с люминесцентным экраном, а электрически через последовательно соединенные амплитудный селектор и анализатор со средствами отображения информации. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что энергетический конвертор электронов выполнен в виде микроканальной пластины.