ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКАЯ ЛУПА ВРЕМЕНИ Советский патент 1969 года по МПК G03B39/00 

Изобретение относится к скоростной фотографии. Его можно использовать при исследовании свечения плазмы, регистрации треков в лЮМИиесцентных камерах и исследовании других быстропротекающих физических процессов, сопровождающихся излучением или поглощением света.

Известны различные электронно-оптические лупы времени, содержащие электронно-оптический .преобразователь (ЭОП) для скоростной регистрации изображения объекта, для проецирования исследуемого явления на фотокатод ЭОП, электромагнитные линзы для фокусировки изображения, высоковольтные ускоряющих напряжений для изменения коэффициента усиления яркости изображения ЭОП, генератор затворных импульсов для отпирания преобразователя, генераторы отклоняющих импульсов для формирования многоступенчатых импульсов, управляющих отклоняющими пластинами ЭОП.

Указанные лупы времени обеспечивают скоростную многокадровую съемку изображения путем скачкообразного перемещения электронного изображения в горизонтальном и вертикальном направлениях, т. е. на горизонтальные и вертикальные от.клоняющие пластины ЭОП подаются симметричные многоступенчатые отклоняющие импульсы, синхронно с которыми на электронный затвор подаются импульсы, открывающие его на время экспозиции. Число кадров в ряду и количество рядов определяется числом ступенек отклоняющих импульсов.

Ступенчатые импульсы формируются по схеме с общей анодной на пузкой с возможностью получения симметричных двухполярных ступенчатых импульсов с равными амплитудами каждой ступени и со средним потенцналом каждой ступени, равным нулю или отличным от нуля, причем регулировка среднего потенциала возможна только одновременно для всех ступеней.

Однако достигае.мая при этом четкость изображения кадров на экране ЭОП различна для всех кадров, и максимальное разрешение, сравни.мое с разрешением ЭОП в статическом режиме, можно получить только для центрального кадра. Это связано с тем, что электронное изображение в области отклоняющих пластин смещено относительно их оптической оси из-за неизбелшой технологической неси.мметрии :самих пластин, а также из-за отклонения электронного луча при работе электронного затвора.

Кроме того, при воздействии отклоняющего напряжения, соответствующего уровню напряжения ступени, электронное изображение располагается несимметрично относительно

го потенциала одновременно для всех ступеней импульса достигается наилучшее разрешение для одного какого-то кадра в определенной области экрана ЭОП.

Предложенная лупа времени позволяет получить одинаково четкое изображение всех кадров и улучшить разрешение по всему экрану ЭОП. Это достигается благодаря тому, что генераторы отклоняющих импульсов состоят из нескольких пар генераторов (в каждой паре один генератор относится к генераторам, формируюш,им ,нарастаюш,ие ступенчатые импульсы, другой - к генераторам, формирующим спадающие ступенчатые импульсы), а число пар генераторов соответствует числу кадров в строке. Генераторы выполнены на ламлах со вторичной эмиссией, с независимой регулировкой анодного напряжения каждого генератора, формирующего ступень, причем все генераторы нарастающих ступеней импульсов напряжения -соединены параллельно между собой и подключены, к одной отклоняющей пластине ЭОП, а генераторы спадающих ступеней импульсов также соединены параллельно между собой и подключены к другой отклоняющей пластине.

На чертел е изображена электронно-оптическая лупа времени. Она содержит объектив /, фотокатод ЭОП 2, диафрагмы 3 и 5, затворные и компенсационные пластины 4 и 6, отклоняющие пластины 7 и S, экран 9, электромагнитные линзы 10, блоки 11 и 12 ускоряющих напряжений, генераторы 13 и 14 отклоняющих импульсов, электронно-оптический преобразователь (ЭОП) 15.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Оптическое изображение исследуемого объекта 16 проецируется объективом /на фо токатод 2. Под действием падающего на него излучения фотокатод эмитирует электроны, и таким образом формируется электронное изображение объекта, которое фокусируется электростатической линзой, запитываемой блоком 12, и .направляется через апертурную диафрагму 3 на флуоресцирующий экран 9.

Запирается электронное изображение электронным затвором, на пластины 4 и б которого до и после экспозиции подается напряжение, сообщающее изображение на шторку горизонтальной щелевой диафрагмы 5.

Поступающие с генератора 13 затворных импульсов симметричные прямоугольные импульсы открывают ла время экспозиции доступ в камеру усиления электронам, вылетевшим со входного фотокатода. Когда электронное изображеиие перемещается со шторки диафрагмы в рабочее положение, изображение объекта ,на экране должно оставаться неподвижным. Для этого предусмотрены компенсационные пластины 6. Они выполнены так, что при подаче на них импульса напряжения, равного по величине импульсу напряжения на затворных пластинах 4, но противоположного по знаку, электрическое поле между ними компенсирует смещение электронного изображения затворными пластинами. Однако во время действия фронтов затворных импульсов из-за несимметрии затворных пластин линия электронного пучка проходит по пути, показанному пунктиром, т. е. с некоторым смещением относительно оптической оси отклоняющих пластин 7 и (S. Отклоняющие пластины 7 и 8 предназначены для перемещения электронного изображения по вертикали и горизонтали путем подачи на них четырехступенчатых ирямоугольных импульсов с генераторов 14.

Полученное на экране 9 изображение попадает на фотокатод следующей камеры и, управляемое полем магнитных линз 10, а также ускоряющими напряжениями блоков .11, многократно преобразуется и формируется на выходном экране.

Генераторы 14 горизонтального и вертикального отклонений совершенно одинаковы. Оии выполнены на лампах со второй эмиссией. Диоды ламп 1 и Л соединены параллельно и подключены к одной отклоняющей пластине, аноды ламп Лз-Л также соединены параллельно и подключены к одной отклоняющей пластине; аноды имеют различные источники питания. Диноды ламп также

соединены параллельно и подключены к другой отклоняющей пластине, аноды их имеют различные источники питания. В каждый анод ламп //1-Лв включены последовательно с источниками анодного напряжения Е дополнительные источники питания Д/: с общей регулировкой их выходного напряженпя для каждой пары ламп Л), и Л, Л-2 и Л, Лз и Лу, Л4 и Лд. Управляющие сетки указанных пар ламп включены параллельно.

В исходном состоянии все лампы заперты положительным напряжением, поданным на их катоды. Управляющие прямоугольные импульсы, задающие длительность ступенек, последовательно подаются на сетки этих ламп.

При поочередном отпирании ипоследующем запирании пар генераторов величина отклоняющего уровня в динодах ламп скачком изменяется до величины анодного напряжения открытой лампы. Генераторы на лампах Лх-Л4 с анодиыми напряжениями соответственно формируют прямоугольные импульсы с нарастающими амплитудами, а генераторы на лампах Лз-Лвс соответствующими

анодными напряжениями + А | з±А | | 4±А | формируют прямоугольные импульсы со спадающими амплитудами.

Чтобы средний потенцила для всех ступепей имиульсов был равен нулю, импульсы симметрируют одновременной подачей на отклоняющие пластины ЭОП через емкости Сз и С имиульсов нарастающих и спадающих амплитуд и отрицательного смещающего по