Способ формирования кадров электронного изображения и электронно-оптический преобразователь Советский патент 1992 года по МПК H01J31/50 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к электронно-оптическим устройствам для регистрации быстро- протекающих процессов.

Цель изобретения - упрощение процесса управления электронным пучком и расширение области использования способа.

На фиг. 1,3,5 представлены устройства, реализующие данный способ; на фиг. 2, 4, б - распределения осевого потенциала в устройствах.

Устройство (фиг. 1) содержит фотокатод 1, фокусирующий электрод 2, анод 3, прозрачный к электронному потоку тормозящий электрод 4, выполняющий роль затвора, дополнительный фокусирующий электрод 5, люминесцентный экран 6.

Устройство работает следующим образом.

На фотокатод 1 проецируют исследуемое изображение, которое вызывает эмиссию фотоэлектронов. Электронный поток ускоряется в сторону анода 3, фокусируется при помощи электрода 2 на люминесцентном экране 6. На электрод 4 подают отрицательный относительно анода 3 потенциал, который частично расфокусирует электронный поток. Дополнительный фокусирующий электрод 5 подфокусирует изображение на экране. Между электродами прикладывают напряжение, ускоряющее электрон до энергии, достаточной для возбуждения люминесцентного экрана.

Распределение осевого потенциала в приборе показано на фиг. 2 (сплошная линия). Электроны ускоряются на участке а-б, тормозятся на участке б-в до потенциала 400 В и снова ускоряются на участке в-г.

XI

4

00

XI

Для запирания изображения на электрод 4 подают потенциал ниже потенциала фотокатода (точка в пунктирная линия). При подаче на электрод 4 положительного строб-импульса амплитудой В электронный поток проходит на экран, при бомбардировке которого электронное изображение трансформируется в световое.

Устройство (фиг, У) содержит фотокатод

II,фокусирующий электрод 21, анод З1, про- зрачный к электронному потоку электрод А , фокусирующий электрод 5 , люминесцентный экран б1, прозрачные к электронному потоку тормозящие электроды 7, 8, 9. Электроды 4 7, 9 образуют отрезок высокочз- стотной передающей линии, причем потенциалы электродов 7 и 9 одинаковы и ниже потенциала анода и люминесцентного экрана.

Распределение осевого потенциала в приборе показано на фиг. 4 (сплошная линия). Электроны ускоряются на участке а-б, тормозятся на участке б-в, на участке в-г при потенциале 100 В электроны летят с постоянной скоростью, на участке г-ж ус ко- ряются до энергии возбуждения люминесцентного экрана, на участке ж-д летят с постоянной скоростью до столкновения с экраном.

Высокочастотная передающая линия, состоящая из электродов 4 , 7, 8, используется в качестве затвора. При подаче на центральный электрод отрицательного относительно фотокатода постоянного напряжения (пунктирная линия на фиг. 4) элек- тронный луч не проходит на экран. При подаче на электрод 41 положительного импульса амплитудой 100 В электроны проходят на люминесцентный экран и вызывают его свечение.

Высокочастотное выполнение узла затвора позволяет стробировать изображение коротки ( 1 не)электрическими импульсами небольшой амплитуды ( 100 В).

Устройство (фиг, 5) содержит фотокатод

III,фокусирующий электрод 211, анод З1 , подфокусирующий электрод 511, люминесцентный экран б11, прозрачные для электронного потока тормозящие электроды 10,

11,две пары электростатических пластин

12,13 равной чувствительности, разделен- н ых диафрагмой 14.

Устройство работает следующим образом,

Возбужденные под действием света фо- тоэлектроны эмиттируются с фотокатода 111, ускоряются в сторону анода 3, фокусируются при помощи электрода 2 на люминесцентном экране б11. На электроды 10,11 подают отрицательный относительно анода

3 потенциал, который частично расфокусирует электронный поток. Дополнительный фокусирующий электрод 511 подфокусирует изображение на экране. Между электродами прикладывают напряжение, ускоряющее электроны до энергии, достаточной для возбуждения люминесцентного экрана.

Распределение осевого потенциала приведено на фиг. 6.

На участке а-б фотоэлектроны ускоряются, на участке б-в тормозятся, на участке летят с постоянной скоростью при потенциале 100 В, затем на участке г-д вновь ускоряются до потенциала возбуждения люминесцентного экрана, Для запирания изображения на электроды 12, 13 подают противофазные постоянные напряжения смещения, которые отклоняют электронный луч на стенки диафрагмы 14. Для отпирания изображения на пластины 12, 13 подают противофазные импульсы, компенсирующие напряжение смещения. Электронный луч при этом попадает в отверстие диафрагмы 14 и проходит на люминесцентный экран.

Чувствительность затвора описанного типа обратно пропорциональна скорости электронного пучка. В данном случае скорость соответствует потенциалу на участке в- г, т.е. 100 В, что в 150 раз меньше, чем в прототипе. В соответствии с этим при прочих равных условиях напряжение стробиро- вания электронного луча также должно быть в 150 раз меньше, т.е. составлять 5 В.

Показанные на фиг. 1, 3, 5 устройства имеют прозрачные к электронному потоку электроды, выполненные в виде диафрагм с отверстиями, достаточными для прохождения электронного потока. Все рассуждения проводились в пренебрежении провисанием электрических полей в отверстия диафрагм. Однако, как показало моделирование на ЭВМ, в области, примыкающей к отверстию, существует неоднородность электрического поля, незначительно изменяющая электронные траектории. Для устранения этого эффекта отверстия в диафрагмах могут быть затянуты мелкоструктурной сеткой, например, с шагом 10 мкм, что незначительно ослабит электронный поток, но сгладит неоднородность поля.

Таким образом, способ и устройства, реализующие способ, позволяют: упростить процесс управления электронным лучом путем снижения потенциала стробирования (расширения элементной базы управляющей электроники); расширить область использования, так как способ и устройства п актически не имеют ог -ничений на размер рабочего поля фотокатода, поскольку в прикатодной области нет элементов, мешающих процессу его формирования.

Формула изобретения

1.Способ формирования кадров электронного изображения, включающий в процессе фокусировки ускорение электронов пучка до энергии, необходимой для возбуж- дения люминесцентного экрана, стробиро- вание пучка электрическим импульсом, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса управления электронным пучком и расширения области использования способа, в процессе фокусировки после ускорения электронов пучка производят их торможение, затем стробирование пучка и последующее ускорение их до энергии возбуждения люминесцентного экрана и под- фокусировку.

2.Электронно-оптический преобразователь, содержащий фотокатод, фокусирующую систему, анод, электронный затвор, люминесцентный экран, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса управления прибором в импульсном режиме, между анодом и люминесцентным экраном введен, по крайней мере, один прозрачный

к электронному потоку тормозящий элект-

род, а между тормозящим электродом и люминесцентным экраном расположен дополнительный фокусирующий электрод.

3.Преобразователь по п. 2, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что содержит два тормозящих электрода, электрически соединенных между собой, в пространстве между которыми расположен электронный затвор.

4.Пребразователь попп.2иЗ, отличающийся тем, что электронный затвор выполнен в виде отрезка полосковой линии, расположенной перпендикулярно электронному потоку и имеющей прозрачные для электронного потока участки.

5.Преобразователь по пп. 2 и 3, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что в качестве электронного затвора использован затвор компенсационного типа, выполненный в виде двух пар электростатических отклоняющих пластин равной чувствительности, разделенных диафрагмой.

6 Преобразователь по пп. 2-5, отличающийся тем, что прозрачные для электронного потока участки выполнены в виде диафрагм.

7. Преобразователь по пп. 2-5, отличающийся тем, что прозрачные для электронного потока участки электродов выполнены из мелкоструктурных сеток.

Использование: электронная техника, электронно-оптические устройства для регистрации быстропротекающих процессов. Сущность изобретения: электронный пучок в электронно-оптическом преобразователе после ускорения тормозят, затем стробиру- ют и ускоряют до энергии, необходимый для возбуждения люминесцентного экрана. Устройство содержит по крайней мере один прозрачный для электронов тормозящий электрод. Электронный затвор располагается между двумя электрически соединенными тормозящими электродами и может быть выполнен в виде компенсационного затвора или в виде отрезка полосковой линии, расположенной перпендикулярно электронному потоку. 3 с. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил. (Л

G

Фиг 2

гсо

г

о ю

ю

LO

/ 2 5 /012/4 ЛЯ 6

/ /

а

6