Импульсный электронно-оптический преобразователь изображения Советский патент 1991 года по МПК H01J31/50 

40

1U

Изобретение относится к электронной технике, в частности к импульсным электронно-оптическим преобразовате- лямс увеличенным полем зрения и может быть использовано при создании совре- менной аппаратуры пространственно-вре- кенного анализа быстропротекающих процессов со значительной информационной емкостью.

Целью изобретения является повышение быстродействия путем уменьшения амплитуды запирающих импульсов при увеличении поля зренияu

На чертеже представлена схема конкретной реализации предлагаемого им- пульсного электронно-оптического преобразователя изображения«

Импульсный электронно-оптический преобразователь содержит сборную металлостеклянную вакуумную оболочку

1с входным 2-и выходным 3 волоконно- оптическими корректирующими оптическими элементами, обеспечивающими передачу оптического изображения без искажений с плоской на сферическую Поверхность и наоборот На внутрен- 55 ней сферической поверхности элемента

2нанесением соответствующего покрытия выполнен фотокатод 4, а на внут50

35

40

1U

т

55

50

ренней сферической поверхности элемента 3 - мишень 5С Внутри сборной металлостеклянной оболочки 1 размещены фокусирующий электрод 6, имеющий форму усеченной конической поверхности, а также полый анод 7, диафрагма которого выполнена в виде тонкой проводящей сетки 8, програчной для пучка электронов и имеющей сферическую форму с центром, совпадающим с центром сферических поверхностей фотокатода 4, мишени 5 и вершиной конической поверхности фокусирующего электрода 60 Внутри полого анода 7 размещен несимметричный компенсированный затвор отклоняющего типа, содержащий затворные 9 и 10, а также компенсирующие 11 и 12 пластины, электрически соединенные перекрестно, диафрагму 13, электронную ловушку 14„ Габаритный размер диафрагмы 13 ограничен расстоянием в области кроссовера между концами затворной пластины 9, от которой отводится пучок электронов при запирании, и электрически соединенной с ней компенсирующей пластины 12 о В рассматриваемом варианте пластины 9, 12 и диафрагма 13 выполнены из одной заготовки,, Отверстие

затворной диафрагмы 13 соответствует диаметру кроссовера и выполнено в месте пересечения диафрагмы с электронно-оптической осью прибора (штрих- пунктирная линия на чертеже)„ Электрически перекрестно соединенные затворные 9, 10 и компенсирующие 11, 12 пластины установлены перпендикулярно

пульса, отклоняющее действие.постоянного электрического напряжения на электронный пучок оказывается скомпенсированным, благодаря чему на сходящийся электронный пучок, сформированный полем на участке фотокатод - анод с учетом действия фокусирующего электрода 6, перестает действовать

плоскости отклонения электронного пуч- JQ поле затворных пластин 9, 10, и этот

ка (совпадающей с плоскостью сечения прибора на чертеже) и каждая - параллельно соответствующей образующей конуса электронного пучка в плоскости. отклонения электронного пучкл (пунк- тирная линия на чертеже). Затворная пластина 10 и компенсирующая пластина 12 установлены с зазором для пропуска электронного пучка при запертом затворе в электронную ловушку 14, размещенную вдоль оси электронного пучка при закрытом зятворе и электрически соединенную с анодом 7„

Импульсный электронно-оптический преобразователь изображения работает следующим образомо

Исходное изображение попадает на входную плоскость корректиругошсго оптического элемента 2, без искажений передающего его на сферический фотокатод 4, выполненный на внутренней поверхности входного элемента 2„ На фотокатоде 4 возникает электронное изображение, фокусируемое электрическим полем, создаваемым между фотокатодом и сеткой 8 полого анода 7 с учетом действия фокусирующего электрода 6„ Сходящийся электронный пучок с малыми потерями интенсивности проходит сквозь сетку 8 внутрь полого анода 7 и попадает в область воздействия электрического поля затворных пластин 9, 10„ К этим пластинам приложено постоянное электрическое напряжение (минусом - к 9, пл(сом - к 10), отклоняющее пучок от электронно- оптической оси прибора и направляющее его в электронную ловушку 14, находящуюся под потенциалом анода 7, благодаря чему замыкается цепь источника анодного напряжения При этом режиме затвор закрыт При приложении к затворным пластинам 9, 10 и перекрестно соединенным с ними компенсирующим пластинам 11, 12 электрического прямоугольного импульса обратной полярности (плюс - к 9, 12, минус - к 10, 11) в течение промежутка времени, определяемого длительностью этого им15

20

25

30

пучок в области своего наименьшего се чения (кроссовера) беспрепятственно проходит через отверстие в затворной диафрагме 13„ Миновав это отверстие, расходящийся пучок направляется на ми шень 5, представляющую собой люминесцентный экран, выполненный на внутренней поверхности выходного сферичес кого элемента 30 Возникающее под действием бомбардировки люминесцентного экрана электронным пучком, усиленное по отношению к выходному оптическое изображение, пройдя через корректирующий оптический элемент 3 с минимальными искажениями, трансформируется в выходное оптическое изображение, формируемое на выходной плоскости эле- мента 3„ Описываемый режим соответствует работе импульсного ЭОП с открытым затвором,,

Благодаря совмещению центров сферических поверхностей фотокатода 4, сетки 8 и мишени 5 с вершиной конической поверхности фокусирующего элект рода 6 при соответствующем выборе угла раскрытия конуса и подборе потенциала фокусирующего электрода 6, осу ществляемого методом моделирования, удается достигнуть минимального от40 личия условии фокусировки электронного изображения в предлагаемом импульсном ЭОП от идеальной сферической модели о Это, в свою очередь, уменьшает размеры кроссовера, в первом приблид5 жении устраняет зависимость размеров кроссовера от входного поля зрения прибора, а также позволяет приблизить сетку 8 анода 7 к фотокатоду 4 и тем самым увеличить область прост50 ранства внутри полого анода 7„ Увеличение этого пространства позволяет увеличить длину затворных пластин 9, 10, что соответствует увеличению эффективности воздействия поля этих

ее пластин на электронный пучок и тем самым снижению амплитуды запирающего напряжения,, Достижению этого же эффекта способствует уменьшение диаметра кроссовера (уменьшающее вели35

пульса, отклоняющее действие.постоянного электрического напряжения на электронный пучок оказывается скомпенсированным, благодаря чему на сходящийся электронный пучок, сформированный полем на участке фотокатод - анод с учетом действия фокусирующего электрода 6, перестает действовать

0

5

0

пучок в области своего наименьшего сечения (кроссовера) беспрепятственно проходит через отверстие в затворной диафрагме 13„ Миновав это отверстие, расходящийся пучок направляется на мишень 5, представляющую собой люминесцентный экран, выполненный на внутренней поверхности выходного сферического элемента 30 Возникающее под действием бомбардировки люминесцентного экрана электронным пучком, усиленное по отношению к выходному оптическое изображение, пройдя через корректирующий оптический элемент 3 с минимальными искажениями, трансформируется в выходное оптическое изображение, формируемое на выходной плоскости эле- мента 3„ Описываемый режим соответствует работе импульсного ЭОП с открытым затвором,,

Благодаря совмещению центров сферических поверхностей фотокатода 4, сетки 8 и мишени 5 с вершиной конической поверхности фокусирующего электрода 6 при соответствующем выборе угла раскрытия конуса и подборе потенциала фокусирующего электрода 6, осу ществляемого методом моделирования, удается достигнуть минимального от0 личия условии фокусировки электронного изображения в предлагаемом импульсном ЭОП от идеальной сферической модели о Это, в свою очередь, уменьшает размеры кроссовера, в первом прибли5 жении устраняет зависимость размеров кроссовера от входного поля зрения прибора, а также позволяет приблизить сетку 8 анода 7 к фотокатоду 4 и тем самым увеличить область прост0 ранства внутри полого анода 7„ Увеличение этого пространства позволяет увеличить длину затворных пластин 9, 10, что соответствует увеличению эффективности воздействия поля этих

е пластин на электронный пучок и тем , самым снижению амплитуды запирающего напряжения,, Достижению этого же эффекта способствует уменьшение диаметра кроссовера (уменьшающее вели5

чину пространственного смещения электронного пучка, необходимого для запирания затвора), а также наличие ловушки 14, исключающей необходимость приложения избыточного запирающего напряжения для увеличения коэффициента запирания«. Отсутствие в предлагаемом техническом решении в первом приближении зависимости диаметра крое севера от размеров входного поля зрения прибора обеспечивает возможность расширения входного поля без увеличения амплитуды запирающего напряжения, что свойственно прототипу и ана- логамо

Исследования макета прибора подтвердили возможность получения высоких параметров., Так, при диаметре участка фотокатода 40 мм напряжение запирания равнялась 500 В„ При этом длина прибора составляла 125 мм, диаметр 75 мм, ускоряющее напряжение равнялось 15 кВ, отнесенное к фотокатоду пространственное разрешение в статическом и динамическом (при и«п 20 не) режимах составило 45 и 20 соответственное Специально проведенные измерения показали, что диаметр кроссовера равнялся 0,3 смс Формула изобретения

Импульсный электронно-оптический преобразователь изображения, содержащий последовательно установленные в вакуумной оболочке фотокатод, фокусирующий электрод, имеющий форму усеченной конической поверхности, полый анод с диафрагмой, размещенный в полости анода несимметричный комленси

0

5

0

5

0

руюций затвор отклоняющего типа с затворными и компенсирующими пластинами, электрически соединенными перекрестно и расположенными в плоскостях, перпендикулярных к плоскости отклонения электронного пучка, и диафрагмой, установленной в области кроссовера и имеющей отверстие, соответствующее сечению кроссовера, а также мишень, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия за счет уменьшения амплитуды запирающих импульсов при увеличении поля зрения, диафрагма анода выполнена в виде сетки, фотокатод, сетка анода и мишень выполнены в виде участков концентрических сферических поверхностей, вершина конической поверхности фокусирующего электрода совпадает с центром упомянутых сферических поверхностей, каждая из плоскостей размещения пластин затвора установлена паргглель- но соответствующей образующей конуса электронного пучка плоскости его отклонения при открытом затворе, диафрагма затвора электрически соединена с затворной пластиной и с соответствующей ей компенсирующей пластиной, габаритный размер диафрагмы ограничен расстоянием между концами упомянутых пластин в области кроссовера, вторая затворная пластина установлена относительно диафрагмы затвора с зазором для пропускания электронного пучка при запирании, а внутри полого анода дополнительно установлена электронная ловушка, электрически соединенная с анодом и размещенная вдоль оси электронного пучка при закрытом затворе0

Изобретение относится к электронной технике, в частности к импульсным электронно-оптическим преобразователям с увеличенным полем зрения.