Микродискретизированный люминесцентный экран Советский патент 1988 года по МПК G02B6/06 

Изобретение относится к элемент ной базе и устройствам оптического приборостроения 5 а точнее к люминес центным экранам, преобразующим спектр изображения ( например, инфракрасного изображения) в видимый,

Цель изобретения - повьшение раз- решающей способности экрана при од новременном увеличенрш его светоот« дачи, а также повышение контраста

визуализированного изображения

На чертеже представлены конструкция предлагаемого экрана и ход лучей в нем.

Микродискретизированный люминес центный экран -выполнен в виде волоконно-оптической детали, представляющей собой полимнкроканальную пласти 1гу 1 , каналы которой, разделен ные стеклянными изолирующими прослой ками 2, заполнены порощковым или сплошным ресструктурным люминофором 3, а на торцы пластины 1 нанесены ; покрытия 4 и 5. Покрытие А, нанесенное на входной торец экрана, выполне - но в виде фильтра, прозрачного для визуализируемого излучения, пропуска - ющего его в прямом направлении и от- ражакодего в этом же направлении ви- димый свет. Покрытие 5, нанесенное на выходной торец экрана, выполнено в виде фильтра, прозрачного для видимого света, пропускающего его в прямом направлении и отражающего в обратном направлении дошедшее без

преобразования до выхода каналов ви зуализируамое излучение. При визуалн зации инфракрасного излучения и сост ветственно при использовании в качест ве спектропреобразунлцего заполнителя

3 каналов антистоксовых фотолюминофо- ров торцовые покрытия 4 и 5 выполняются в виде соответствуюЕцсс интерфе- ренционных фильтров,

Приповерхностный слой каждого канала выполнен из двуокиси кремния, а подприповерхностный - из восстанов ленного свинца.

Полимикроканальные пластины представляют собой микропористую стеклянну пластину диаметром около 34 мм, тол щиной 0,3-0,5 мм и массой 0,,8 г Такая пластина содержит сквозные лые каналы, ориентированные строго параллельно один другому и организу ющие регулярную микродискретную - структуру. Средний диаметр каналов , 9,5 мкм, толг{ина стеклянной прослойки между каналами около 1 мкм, разброс формы сечения и-диаметров всех каналов по всему полю тластины и непостоянство толщины прослоек между каналами не более tl%, В пластине диаметром ЗА мм количество таких кана- лов равно около 10 млн. щтук Внедре ние люминофора 3 в каналы полимикро- канальной пластины 1 может быть осуществлено следующими способами; гете розпитаксии, осмотическим, электро- осмотическим, ультрацентрифугирования с едимент ацио нным,

Для изготовления экспериментальных и опытных партий экранов наибольшей просточ ой отличается следующий способ Из порошка люминофора, например, методом седиментации (осаждения из взвеси) селектируют микрочастицы с диаметром, не превышающим внутренний диаметр канала пластины 1« Пластина помещается в высокопрочный стакан с

донным отверстием. Суспензию из отобранных микрочастиц люминофора залива- пт в стакан и под действием внешнего давления (например, с помощью поршня в стакане) эту суспензию прокачивают через каналы. Для задержания микрочастиц внутри каналов и предохранения пластины 1 от повреждений и разрушения со стороны вытекания жидкое- ти вплотную к торцу пластины ставят опорный диск из микропористой керамики (или в виде другой полимикроканаль- ной пластины с меньшим диаметром канаэтим приповерхностным слоем после термоводородной обработки образуется слой восстановленного свинца с высоким показателем светопоглощения.

Экран работает следунщим образом. Невидимое изображение 6, сформированное на плоскости входного торца пластины 1, микродискретизируется на элементы, размеры которых равны сече- нию единичного канала, а количество - числу каналов в пластине. Это микро- дискретизированное изображение переносится на выходной торец экрана.

Изобретение относится к элементной базе и устройствам оптического приборостроения, а точнее к люминесцентным экранам, преобразующим спектр изображения, например инфракрасного, в видимый. Изобретение может быть использовано в оптических системах, которые одновременно долж- ны характеризоваться высокими разрешающей способностью, светоотдачей и контрастом визуализированного изображения. Микродискретизированный люминесцентный экран выполнен в виде волоконно-оптической детали, представляющей собой полимикроканальную пластину 1, полые каналы которой, разделенные стеклянными изолирующими прослойками 2,заполнены люминофором 3, а на торцы пластины 1 нанесены покрытия 4 и 5. Покрытие 4, нанесенное на входной торец экрана, выполнено в виде фильтра, прозрачного для визуализируемого излучения и отражающего видимый свет, а покрытие 5, нанесенное на выходной торец экрана, выполне но в виде фильтра, прозрачного для видимого света и отражающего визуализируемое излучение. При визуализации инфракрасного излучения и соответственно при использовании антистокS

лов и с большей толщиной)о При этом 15 Одновременно с переносом в микродискрастворитель - жидкость суспензии вытекает через каналы опорного диска, а микрочастицы люминофоров остаются в каналах изготавливаемой пластины. Входной торец этой пластины периодически очищают (при необходимости) ультразвуком для удаления частиц большого диаметра, не отселектированных при первой операции и не проходящих внутрь канала ,

В зависимости от класса лю минофо- ров 3 входное покрытие 4 наносится из различных материалов, имеющих разные механизмы работы. При использова-

НИИ катодолюминофоров - это сверхтон- зо отсутствует взаимодиффузия, взаимо-

кии слои из алюминия; электролюмино- форов - полупроводниковые материалы (типа халькогенидных стекол, электро- хромт.гх материалов )j рентгено- и радиолюминофоров - это тонкие слои из алюминия-, серебра и золота; стоксовых и антистоксовых фотолюминофоров - это интерференционные покрытия, пропускающие ультрафиолетовое или инфракрасное излучение и отражаюгше видимый, свет. Аналогичный подход используется при выборе состава выходного покрытия,

Полимикроканальные пластины изготовляют, как правило, из высоко- свинцового стекла. При этом после удаления опорнь Х жил полимикроканаль- кую пластин термообрабатывают в газовом потоке водорода и тем самым восстанавливают свинец, В итоге проз- рачная стеклянная микропористая плас тина становится темной, сильно поглощающей свет, с множеством полых мик- роканалов. Внутренняя поверхность каждого канала имеет спой двуокиси кремния с показателем п„ .1,40-1,43, т,е, показатель преломления этого .приповерхностного слоя меньше показателя преломления -люминофоров. Под

ретизированном люминофоре 3 происходит спектропреобразовалие первоначального .невидимого излучение - катодного, электрического, рентгеновского,

радиоактивного, ультрафиолетового или инфракрасного в видимое, причем это преобразование происходит поэлементно, Тое, деинтегрированно, -внутри каждого единичного канала, В ито-

га на выходном торце экрана формируется визуализиров анное изображение.

Так как спектропреобразование невидимого излучения в видимое происходит в каждом канале независимо от других.

засветка носителей информации между элементами преобразуемого изображения о Б итоге разрешающая способность R спектропреобразователя - визуализа- тора определяется шагом структуры Ш D к 2чГ, т.е, диметром Вц канала и толщиной 2сГ прослойки 2 между каналами, и равна

R 0,5(D + 2(f)- .

При этом разрешающая способность не зависит от толщины люминесцентного материала, т,е, от длины каналов.

Это позволяет подбирать пластину 1 такой оптимизированной толщины, чтобы ,в слое люминофора 3 (с заданными свойствами, составом и концентрацией компонентов), заполняющего каналы, достигалась максимальная светоотдача - максимальное преобразование невидимого, воздействующего на экран излучения в видимое. Итак, часть видимого излучения, несущая полезную информацию и падающая на прослойку 2 под углами, большими угла полного внутреннего отражения, распространяется вдоль - внутри данного канала пластины.1, а часть выходит в прос5

лойку 2 и ослабляется или полностью , поглощается в ее подприповерхностном слое.

Видимое излучение, распространяющееся в обратном направлении, т.е. к входному торцу канала, отразившись от покрытия 5, направляется к выходному торцу визуализатора. Не преобразован-

нов в видимое при первом прохождении через люминофор 3 невидимое излучени отражается в обратном направлении от покрытия 4 и вторично проходит внут ри каждого канала через слой люмино фора, преобразуясь в видимое.

Формула изобретения

2,Люминесцентный экран по п.1, обличающийся тем, что, с целью дополнительного увеличения светоотдачи, покрытие, нанесенное на входной торец экрана, выполнено в ввде фильтра, прозрачного для визу-

ализируемого излучения и отражающе го видимый свет.

0

5

0

5

0

5

на выходной торец экрана, выполнено в виде фильтра, прозрачного для ви- димого света и отражающего визуализируемое излучение,

с целью повышения контраста визуали зированного изображения, приповерх- постный слой каждого канала выполнен из двуокиси кремния, а подприповерх™ ностный из восстановленного свинцао

в виде интерференционного фильтра, прозрачного для видимого светя и отражающего инфракрасное излучение