ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 2013 года по МПК H01J31/52 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к электронно-оптическим преобразователям инфракрасного излучения с высокой разрешающей способностью.

Известен способ изготовления электронно-оптического преобразователя, патент США №5017829, МКИ H01J 31/26, путем применения фотокатода, первой отклоняющей системы, щелевой диафрагмы, второй отклоняющей системы, люминесцентного экрана и двух электронных линз, одна из которых расположена непосредственно у фотокатода, а другая - на выходе из щелевой диафрагмы. Формирование на экране последовательности изображений в форме дискретных кадров осуществляется путем поэлементного пропускания изображения через щель, преобразования его во временную последовательность сигналов и восстановления пространственных распределений на экране с помощью второй линзы и второй отклоняющей системы. Электронно-оптический преобразователь, изготовленный таким способом, ограничивает сигнал и ухудшает электрические характеристики и параметры прибора.

Наиболее близким является электронно-оптический преобразователь по патенту РФ №2160479, МПК H01J 31/52, содержащий в вакуумированной колбе входное окно, прозрачное в инфракрасной области спектра, фотокатод, создающий поток электронов, устройство регистрации двумерного электронного изображения, пироэлектрическую мишень, включающую пироэлектрический слой, управляющий электрод, поглощающий слой, фотокатод выполнен сплошным из материала прозрачного в инфракрасном диапазоне и расположен на входном окне со стороны пироэлектрической мишени, пироэлектрическая мишень дополнительно содержит несущую диэлектрическую пленку, причем пироэлектрический слой, управляющий электрод, несущая диэлектрическая пленка и поглощающий слой пироэлектрической мишени расположены друг за другом по направлению от входного окна к устройству регистрации двумерного электронного изображения, пироэлектрический слой выполнен из отдельных дискретных элементов, управляющий электрод содержит щелевые отверстия, расположенные между дискретными элементами пироэлектрического слоя, несущая диэлектрическая пленка выполнена непрерывной и содержит щелевые отверстия, совпадающие с щелевыми отверстиями управляющего электрода, поглощающий слой выполнен в виде дискретных элементов, по конфигурации совпадающих с дискретными элементами пироэлектрического слоя.

Недостатками этого способа являются:

- низкая технологичность конструкции;

- плохая разрешающая способность;

- высокий уровень фонового сигнала.

Задача, решаемая изобретением: повышение разрешающей способности, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов.

Указанная задача решается путем последовательного размещения источника электронов, пироэлектрического кристалла и микроканальной пластины с люминесцирующим экраном. Конфигурация пироэлектрического кристалла определяется геометрией входной плоскости микроканальной пластины, на которой формируется пирокристалл.

Предлагаемый электронно-оптический преобразователь содержит в вакуумированной колбе входное окно, прозрачное для ИК-излучения, источник электронов, пироэлектрическую мишень, включающую пироэлектрический слой, управляющий электрод, поглощающий слой, устройство регистрации двумерного электронного изображения, микроканальную пластину - умножитель электронов из кремния. Пироэлектрический кристалл размещают непосредственно на микроканальную пластину и формируют в виде дискретных элементов.

Предлагаемый электронно-оптический преобразователь работает следующим образом.

Катод, расположенный на входном окне, возбуждают источником вспомогательного излучения. Катод создает однородный поток электронов. На пути этого потока электронов находится пироэлектрическая мишень. Прошедший через пироэлектрическую мишень поток электронов попадает на микроканальную пластину - умножитель электронов из кремния. Затем электронный поток попадает на устройство регистрации двумерного электронного изображения (люминофор).

Пироэлектрический кристалл выполнен толщиной 0,1-5 мкм из пироэлектрического материала, наносимого в вакууме 10^-5-10^-6 мм рт.ст. при температуре подложки 300-400°С. Размеры элементов пироэлектрического кристалла составляет 15-25 мкм.

При нагревании пироэлектрического слоя инфракрасным излучением, сфокусированным в плоскости мишени, внутренняя поляризация пироэлектрического материала изменяется и потенциал на поверхности пироэлектрического слоя изменяется в положительную или отрицательную сторону в зависимости от знака начальной поляризации пироэлектрического материала. Изменение потенциала на поверхности пироэлектрического слоя приводит к изменению количества электронов (фотоэлектронов), которые смогут пройти через пироэлектрическую мишень.

По предлагаемому способу были изготовлены электронно-оптические преобразователи. Результаты обработки представлены в таблице 1.

Таблица 1 Параметры приборов, изготовленных по стандартному способу Параметры приборов, изготовленных по предлагаемому способу Чувствительность, мК Коэффициент преобразования, отн. ед. Чувствительность, мК Коэффициент преобразования, отн. ед. 30 25000 19 30000 32 24100 21 29800 35 24400 24 29200 37 24600 23 29600 31 24900 22 29500 33 24200 25 29700 35 24700 20 29100 34 24300 21 29400 39 24500 23 29800 40 24100 26 29300 36 24800 24 30000 38 24200 25 29900

Экспериментальные исследования показали, что выход годных приборов увеличивается на 12,5%.

Технический результат: повышение разрешающей способности, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов .

Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.

Предложенный способ изготовления электронно-оптического преобразования путем размещения пироэлектрического кристалла на микроканальную пластину из кремния позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к электронно-оптическим преобразователям инфракрасного излучения с высокой разрешающей способностью. Технический результат: повышение разрешающей способности, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов. Электронно-оптический преобразователь содержит вакуумированную колбу с входным окном, прозрачным в инфракрасной области спектра, фотокатод, создающий поток электронов, пироэлектрическую мишень со сквозными отверстиями, разделенными на дискретные элементы для прохождения электронного потока, управляющий электрод, несущую диэлектрическую пленку и поглощающий слой, включающую пироэлектрический слой, устройство регистрации двумерного электронного изображения, микроканальную пластину - умножитель электронов, выполненный преимущественно из кремния. Пироэлектрический кристалл размещен непосредственно на микроканальной пластине и выполнен толщиной 0,1-5 мкм из пироэлектрического материала, наносимого в вакууме 10^-5-10^-6 мм рт.ст. при температуре подложки 300-400°С. Размеры элементов пироэлектрического кристалла составляет 15-25 мкм. 1 табл., 1 з.п. ф-лы.

1. Электронно-оптический преобразователь, включающий вакуумированную колбу с входным окном, прозрачным в инфракрасной области спектра, источник электронов, представляющий собой фотокатод, из материала прозрачного в инфракрасном диапазоне, устройство регистрации двумерного электронного изображения, пироэлектрическую мишень со сквозными щелевыми отверстиями, отличающийся тем, что пироэлектрический кристалл размещен непосредственно на микроканальной пластине и выполнен толщиной 0,1-5 мкм из пироэлектрического материала, наносимого в вакууме 10^-5-10^-6 мм рт.ст. при температуре подложки 300-400°С с размерами элементов кристалла 15-25 мкм.

2. Электронно-оптический преобразователь по п.1, отличающийся тем, что микроканальная пластина выполнена преимущественно из кремния.