Запоминающая электронно-лучевая трубка Советский патент 1985 года по МПК H01J31/58 

/

ЗАПОМИНАЮЩАЯ ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВАЯ ТРУБКА по авт.св. № 695417, отличающаяся тем, что, с целью повьвпения достоверности информации при проведении физичecкиk измерений, она дополнительно содержит слой диэлектрика, расположенный на . вьс одных участках каналов микроканальной пластины со стороны, обращенной к сигнальному электроду, при чем толщина & диэлектрического слоя удовлетворяет условию - о 3 диаметр канала микроканальгде ной пластины.

t Э

э Изобретение относится к электрон ной технике, а именно к скоростныъ запоминающим электронно-лучевым тру кам (ЗЭЛТ), предназначенным для масштабно-временного преобразования (МВП) однократных электрических, сигналов, содержащим усилительную м роканальную пластину (МКП). По основному авт. ев; К 695417 известна запоминающая электроннолучевая трубка l, ЗЭЛТ содержит электронные прожекторы-записи и считывания, усилительную МКП и сигнальный электрод. Электронные прожекторы записи и счи тывания расположены по одну сторону МКП, по другую сторону МПК по ходу электронных потоков расположен сигн ный электрод. Усилительная ШП одновременно является запоминающим элементом. Запись регистрируемого сигнала осуществляют на микроканальной пластин в режиме, при котором величина тока записывающего луча соответствует ре жиму насьицения каналов МПК. При записи сигнала под лучом в МКП созд ется зарядный рельеф в виде поверхностных положительных зарядов на стенках каналов МКП, соответствующий изображению входного сигнала. Затем МКП облучают электронным считываю1цим лучом, развернутьм в раст, с той же стороны, с какой производя запись, при величине тока, соответствующей режиму насыщения каналов МКП. При считыванииэлектронный луч считывающего прожектора сканирует входную поверхность МКП со скорость считывания много меньшей скорости записи. Выходной ток МКП, регистрируемый сигнальным электродом, при этом оказывается промодулированным зарядным рельефом, образованным на стенках каналов МКП при записи. Выходные считанные сигналы получают за счет разницы выходного тока с участков МКП, на которых была про изведена предварительная запись, и участков, где запись отсутствовала Общее время считывания (время кадровой развертки при раствором считы пании) определяют из соотношения СЧИТ - 0,1. с зоссТ - - С.ЧИт общее время считывания лучом, разве нутым в раст, отсчитанное от момент записи, восст время восстановлен МКП от состояния насьщения до исход 7. 2, ного. Достоинством известной ЗЭЛТ является высокая разрешающая способность. Недостатком известной ЗЭЛТ является невысокая достоверность информации из-за малого коэффициента масштабновременного преобразования информации. Коэффициент МВП информации Крр определяется как отношение времени считывания Т fi,j, к длительнос-р . I/ ти развертки записи пр -адп Малая величина К обусловлена низкой эффективностью МКП как запоминающего (накопительного) элемента. Это объясняется следую1цим. При записи наибольший поверхностный положительный заряд, формирующий зарядный рельеф, соответствующий изображению исследуемого сигнала, образуется вблизи выходньк участков каналов МКП-, так как по мере приближения электронного луча записи к выходньи участкам каналов МКП все большее количество вторичных электронов уходит со стенок каналов. Это обусловлено распределением коэффициента усиления Ку, вдоль канала .., kg j K,,.:fc;-k где k усиление на единицу длины канала, -i - 1, 2 . . . . В силу того, что входная и выходная плоскости МКП металлизированы, так как они являются составной частью электрического контакта для подачи на МКП необходимого напряжения питания, оказываются металлизированными и примыкающие к ним внутренние выходные участки каналов МКП, что обусловлено технологией нанесения металлизированного проводящего покрытия на МКП. Т.е. вблизи выходных участков каналов МКП существуют области с повышенной проводимостью для электрических зарядов. Кроме того, существуют токи утечки по поверхности каналов МКП из-за конечной проводимости поверхностного слоя канала. Все это приводит к уменьшению времени хранения зарядного рельефа на стенках каналов МКП, особенно на их выходных участках, а такЖе уменьшает эффективную величину зарядного рельефа, т.е. МКП как запоминающий элемент обладает низкой эффективностью. Время хранения зарядного рельефа в МКП, т.е. время яосстановления МКП от состояния насыще ния до исходного, составляет нескол ко миллисекунд. Малое время восстановления ограничивает время считывания, так как Ссчит 0 1 9оссг- Пр длительности развертки записи 10 НС и времени считывания коэффициент масштабновременного преобразования равен Кроме того, низкая эффективность МКП как запоминающего элемента приводит к ограничению максимальной скорости записи в ЗЭЛТ. Целью изобретения является повышение достоверности информации при проведении физических измерений за счет увеличения коэффициента мас штабно-временного преобразования ин формации. Указанная цель достигается тем, что запоминающая электронно-лучевая трубка по авт.св. № 695417 дополнительно содержит слой диэлектрика, расположенный на выходных участках ка налов микроканальной пластины.со стороны обращенной к сигнальному электро ду , причем толщина Д диэлектрического слоя удовлетворяет условию 10 т , где j - диаметр канала МКП. На фиг. 1 приведена предлагаемая ЗЭЛТ, общий вид; на фиг. 2 - увеличенное изображение запоминающего элементаJ на фиг. 3 - график измене ния величины выходного считанного сигнала от времени считывания. ЗЭЛТ согласно данному изобретени содержит стеклянную оболочку 1; электронный прожектор записи 2, электронный прожектор считьшания 3, микроканальную пластину 4 с каналами 5, слой диэлектрика 6, сигнальный электрод 7, люминесцентный экран 8. Электронные прожекторы записи 2 и считьгоания 3 расположены по одну сторону МКП 4, по другую сторону которой по ходу электронных потоков расположен сигнальньш эле15трод 7, в качестве которого использовано апюминированное покрытие люминесцент ного экрана 8 трубки. Слой диэлектрика 6 нанесен на выходные участки каналов МКП 4 со стороны, обращенной к сигнальному электроду 7. МКП 4 с нанесенным на ее выходную поверхность слоем диэлектрика 6 является одновременно усилительным и запоминающим элементом. В качестве диэлектрика использованы высокоомные диэлектрики с большими значениями удельного сопротивления ( ,см) диэлектрической постоянной и высоким коэффициентом вторичной электронной эмиссии, например, окись магния, хлористый калий и т.д. Слой диэлектрика 6 не перекрывает каналы 5 МКП 4, но находится в непосредственном контакте с внутренней поверхностью выходных участков каналов 5 МКП 4, которая, как и плоскости МКП, металлизирована. В отличие от известной ЗЭЛТ согласно данному изобретению запоминающий элемент представляет собой двухслойную систему, состоящую из МКП 4 и расположенного на выходных участках каналов 5 МКП 4 слоя диэлектрика 6. ЗЭЛТ работает следующим образом. На запоминающем элементе устанавлиэают постоянное положительное напряжение ( кВ. Для упрощения работы ЗЭЛТ на входе запоминающего элемента (плоскости МКП 4, обращенной к электронным прожекторам) устанавливают нулевой потенциал. На сигнальный электрод подают постоянный положительный потенциал (. (порядка 2-3 кВ) для создания необходимого электрического поля между выходом запоминающего элемента и сигнальным электродом 7, после чего осуществляют запись исследуемого сигнала. Во время записи луч 13ап записывающего прожектора 2 облучает входную плоскость МКП 4 по закону исследуемого сигнала. При этом электронный луч записи, проходя через МКП 4, усиливается. Усиленный электронный поток электрическим полем (lli(J«) О отводится на сигнальный электрод 7. При записи исследуемого сигнала на стенках каналов МКП 4 и дополнительном слое диэлектрика 6 за счет ухода с этих поверхностей вторичных электронов образуются поверхностные положительные заряды. В снлу того, что коэффициент усиления Кус МКП 4 увеличивается с увеличением длины канала (1Су(. ПК, где 1 1, 2.. С , (С- коэффициент усиления на единицу длины канала МКП), максимальное количество вторичных электронов уходит с поверхности вькодных участков каналов 5 МКП 4, находящихся в непосредственном контакте со слоем диэлектрика 6 (см. фиг. 2 а). В резул тате здесь образуется максимальное число поверхностных положительных зарядов. Такимобразом при записи на выходных участках запоминающего элемента создается зарядный рельеф, соответствующий изображению исследу емого сигнала. Наличие диэлектричес кого слоя 6 на выходных участках каналов 5 МКП 4 приводит к тому, чт вблизи выходных участков каналов 5 МКП 4 возникает обедненный электрическими носителями слой, обладающий повышенным сопротивлением для тока проводимости, что препятст вует выравниванию (стиранию) зарядного рель€;фа. В результате увеличивается время, в течение которого сохраняется зарядный рельеф, а значит и время считывания. При толцц1не Д (фиг. 2б) слоя диэлектрика 6, удовлетворяющей условию 10 где А - диаметр канала 5 МКП 4, время хранения записанной информации в сравнении с известной ЗЭЛТ увеличивается на 2 порядка. Верхний предел -4- U 10 выбирается из усУювия сохранения необходимой прозрачности каналов 5 МКП 4 для потока электронов. При большей толщине диэлектрического слоя 6 канал 5 перекрывается диэлектриком. ГТРи указанном соотношении потеря прозрачности каналов 5 за счет слоя диэлектрика 6 не превышает 1%, что практически не влияет на работу ЗЭЛТ. Нижний предел толщины слоя т 10 выбирается из усповия .обеспечения необходимой вторичноэлектронной эмиссии со стенок кана лов 5. Считывание производится с той же стороны МКП 4, что и запись, со скоростью, много меньшей скорости записи. Считывающий электронный луч, развернутьй в раст, сканирует входную плоскость МКП 4. При прохождении считывающего луча через те участки МКП 4, где запись отсутствовала, происходит его усиление. При этом на выходе запоминающего элемента ток 1 максимален. Этот ток отводится электри ческим полем ( О 2 - U, ) О на сигнальный электрод 7. При прохождении считьгеающего луча через те участки запоминакяцего элемента, где быпа произведена запись, происходит модуляция записанным зарядным рельефом, приводящая к снижению величины выходного тока с этих участков до значения i г i Т° отводится на сигнальный электрод 7. Выходной считанный сигнал igj,,,, , снимаемый с сопротивления нагрузки, включенного в цепь сигнального электрода 7, получают за счет разницы токов Эффективность запоминающего э лемента иллюстрируется графиком, представленным на фиг. 3. Сплошной линией обозначено напряжение выходных считанньк сигналов, снимаемое с сопротивления нагрузки, включенного в цепь сигнального электрода 7, согласно данной ЗЭЛТ, пунктиром - для известной ЗЭЛТ. Характер изменения величины выходных считанных сигналов и записанного зарядного рельефа идентичны. В известной ЗЭЛТ зарядный рельеф уменьшается во времени вследствие наличия токов утечки, возникающих из-за конечной проводимости поверхностного слоя каналов МКП и наличия вблизи выходных участков каналов МКП областей с повьш енной проводимостью для электрических зарядов, из-з.а металлизации-плоскостей МКП. Время хранения зарядного рельефа, записанного на стенках каналов МКП, мало. В ЗЭЛТ согл-асно данному изобретению введение дополнительного слоя диэлектрика 6 приводит к уме-ньшению проводимости вблизи выходных участков каналов 5 МКП 4, вследствие чего зарядный рельеф сохраняется дольше, т.е. эффективность МКП как запоминающего элемента увеличивается. Так как выходной сигнал зависит от величины записанного зарядного рельефа (большему зарядному рельефу соответствует большая величина выходного считанного сигнала), то при считывании растром, состоящим из п строк (и - 1 ,... N ) каждая последующая строка растра считывает зарядный рельеф, величина которого уменьшается в направлении считывающего растра.. При одинаковом времени считывания величина выходного сигнала в известной ЗЭЛТ меньше, чем в ЗЭЛТ согласно данному изобретению. В известной ЗЭЛТ при увеличении времени считьшания выходной сигнал становится неразличимьм на фоне шумов. В ЗЭЛТ согласно данному изобретению

7

за счет увеличения времени хранения зарядного рельефа, т.е. времени восстановления МКП от состояния насьщения до выходного, увеличивается время считывания (т.к., что приводит к увеличению коэффициента масштабно-временного преобразования. Кроме того, в ЗЭЛТ согласно данному изобретению увеличена максимальная скорость записи исследуемого сигнала.. Это объясняется следующим. Чем больше скорость записи, тем меньшее количество вторичных электронов выбирается записывающим лучом, тем меньше величина записанного на стенках каналов МКП зарядного рельефа и тем быстрее он убывает. В ЗЭЛТ согласно данному изобретению при прочих равных условиях величина зарядного рельефа

378

больше и он хранится дольше. Поэтому максимальная скорость записи может быть увеличена, т.е. длительность развертки записи -jan уменьшена. А это, в свою очередь, также приводит к увеличению коэффициента масштабно-временного преобразования информации. Таким образом, в ЗЭЛТ согласно данному изобретению в отличие от известной ЗЭЛТ за счет введения дополнительного слоя диэлектрика увеличена эффективность МКП как запоминающего элемента, следствием чего является увеличение времени считы-вания информации. Получено увеличение времени хранения записанной информации в сравнении с известной ЗЭЛТ на 2 порядка, что соответствует увеличению времени считьшания во

столько же раз.

Jan

1сц

4trw/я

Фиг.З