Электронно-оптический преобразователь Российский патент 2018 года по МПК H01J31/50 

Описание патента на изобретение RU2663498C1

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.

Похожие патенты RU2663498C1

название год авторы номер документа
ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 2007
  • Жилкина Вера Митрофановна
RU2326464C1
Электронно-оптический преобразователь 1983
  • Вьюгина Тамара Сергеевна
  • Жилкина Вера Митрофановна
  • Лебедев Виталий Борисович
  • Степанов Борис Михайлович
  • Фельдман Григорий Геннадиевич
SU1100655A1
ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКОЕ ДИФРАКТОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО 1997
  • Андреев С.В.
  • Брюхневич Г.И.
  • Белолипецкий В.С.
  • Воробьев Н.С.
  • Иванова С.Р.
  • Лозовой В.И.
  • Колпаков Г.Б.
  • Макушина В.А.
  • Монастырский М.А.
  • Прохоров А.М.
  • Семичастнова З.М.
  • Смирнов А.В.
  • Титков Е.И.
  • Ушков И.А.
  • Щелев М.Я.
RU2131629C1
ИМПУЛЬСНЫЙ ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ВРЕМЕННОГО АНАЛИЗА ИЗОБРАЖЕНИЙ 1996
RU2100867C1
Электронно-оптический преобразователь 1986
  • Берковский А.Г.
  • Грицай В.Д.
  • Павлов С.И.
SU1535263A1
Электронно-оптический преобра-зОВАТЕль 1978
  • Брюхневич Геннадий Иванович
  • Миллер Виктор Александрович
  • Смолкин Борис Дмитриевич
  • Степанов Борис Михайлович
SU813534A1
Электронно-оптический преобразователь 1983
  • Степанов Борис Михайлович
  • Фельдман Григорий Геннадиевич
SU1100654A1
ВРЕМЯАНАЛИЗИРУЮЩИЙ ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИЗОБРАЖЕНИЯ 2008
  • Бадьин Лев Владимирович
  • Зюзин Лев Николаевич
  • Прянишников Иван Георгиевич
  • Сафронов Сергей Иванович
  • Славнов Юрий Константинович
  • Тарасов Роальд Петрович
RU2378734C1
Устройство для фоторегистрации быстропротекающих процессов 1982
  • Корженевич Ирина Марковна
  • Лебедев Виталий Борисович
  • Степанов Борис Михайлович
  • Фельдман Григорий Геннадиевич
  • Вьюгина Тамара Сергеевна
SU1051614A1
Электронно-оптический преобразователь 1983
  • Колесов Г.В.
  • Корженевич И.М.
  • Лебедев В.Б.
  • Степанов Б.М.
  • Юдин А.В.
SU1123454A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 663 498 C1

Реферат патента 2018 года 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.

Формула изобретения RU 2 663 498 C1

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.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2663498C1

Электронно-оптический преобразователь 1983
  • Вьюгина Тамара Сергеевна
  • Жилкина Вера Митрофановна
  • Лебедев Виталий Борисович
  • Степанов Борис Михайлович
  • Фельдман Григорий Геннадиевич
SU1100655A1
SU 1271282A1, 20.03.1997
ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 1996
  • Фельдман Г.Г.
  • Жилкина В.М.
RU2094897C1
Детская лошадка 1928
  • Лоптин К.Л.
SU19488A1
US 4382180А1, 03.05.1983.

RU 2 663 498 C1

Авторы

Фельдман Григорий Геннадьевич

Жилкина Вера Митрофановна

Семяхина Софья Павловна

Даты

2018-08-07Публикация

2017-05-04Подача