Электронно-оптическая камера для регистрации быстропротекающих процессов Советский патент 1980 года по МПК G03B39/02 H01J31/50 

3 нос1ъю работы и ограшгчешгым ресурсом что сшокает падьжность камеры. Более того, для удовлетворения предъявляетлых требовагагй в дот1ьгх схемах могут испо зоваться только тщательно отобратхые крайтроны., Таким образом, известные камеры не отшгчаются надежностью гфи регистраци быстропротекающих процессов с пнкосекунд11ым времеш-гым разреше шем. Известна электронно опт1гческая камера для рептстрацшг быгстропротекайщих процессов, содержащая электронно оптичесигй преобразователь (ЭОП), сие тему управления импульсной работой ЭОП, включающую блок синхронизации с генератором стьхроимпульса и генерато ром запуска, содержащую также задающий генератор и блок усилителей, котор В7слючает щэедварительные и выходные усилители импульсов затвора и развертк - 1П1теграторы, причем камера содержит также электро1гный блок питания ЭОП и схем систем импульсного управления 4. Недостатком данной электронно-оптической 7самеры является сравнительно низкая надежность регистрации однотфатных бысчропротекающих процессов с пикосекундным временным разрещением из-за того, что в канодом плече выходного генератора симметричной раз вертки содерхштся по 12 лавинных транзис1Ч)ров и схема утфавления к е|рой оказывается весьма нестабильной: незначительный перекос наТфяжения на Одном 113транзисторов вследствие изменеютя его внутреннего сопротивлени илл пробоя одного из транзисторов приводит к выходу генера1Х5ра из строя. , ДруГ- й педостаток такого генератора развертки, татсже существенно влияющий на надежность работы камеры, состоит в необходимости тщательного отбора лавинных транзисторов в каждое из плеч генератора с тем, чтобы использовать транзисторы с равнь ми (в пределах едшшц процентов} напряжения ли лавинного пробоя. . К тому же, вследствие больщого чис транзисторов в цепочке, фронт генерируемого IDv пyльca не может быть получен короче 2-3 ПС из-ва паразитных кндуктивностей и емкостей разнесенног монтажа. Это на1спадывает принципиальное огршшчеште на скорость развертки которая не превосходит кам«;ры 310см/С, и тем самым ограничивает Ьреленное разреще1ше на уровне 5 пс. 2 Целью изобретения является повыщение надежности регистрации однократных быстропротекающих процессов с пикосекутздным времен1 ьгм разреше 1сием .г Указанная цель достигается тем, что в системе управления импульсной работой ЭОП камеры генератор синхроимпульса блока синх1эонизации и генератор запуска вьтрлненьг на лавинных транзисторах по схеме рёлйксатора с накопительной емкостью в коллекторной цепи, и выход генератора запуска подключен к входу задающего генератора, который вьтолнен по схеме Маркса с хронирующим отрезком кабельной шшии переменной длины в цепи коллектора, задающий генератор системы управления тЛёет оптический вход для непосредственного запуска регенер1фуемым излучением, а выход задающего генератора связан с входами предварительных усилителей импульсов затвора и развертки, и выходы этих усилителей щирок:ополосные кабельные инверторы соединены с выходными усилителями; при этом выходной усилитель импульсов затвора нагружен на согласованную линию, в разрыв которой, включена затворная система ЭОП, а выходной усилитель импульсов развертки имеет нагрузку в виде щирокополосного двухканального кабельного трансформатора-формирователя положительного и отрицательного импульсов развертки, который подключен к отклоняющей скстe e ЭОП, пр1гчем выходной усилитель импульсов развертки включает также схему выбора длительности развертки, выполненную на герметизированных конт.актах, которые подключаются к соответствующт 1Тг1,С- интеграторам. На фиг. 1 представлена электроннооптическая камера; на фиг. 2 - блок С1тхронизашш; на фиг, 3 - блок задающего генератора; на фиг. 4 - блоК предварительного усиления; на фиг. 5 .выгодные усилители. Камера содержит оптическую систему преобразования регистрируемого излучекия, включающую последовательно расположенные по ходу излучения входную ель 1, входной объектив 2, нейтральые светофильтры 3 и выходной объектив 4, фиксирующий излучение йа фотоатод 5 электронно-оптического преобраователя, 6 (ЭОП). В вакуумированном б1:«ме ЭОП расположена ускоряющая еттса 7, фокуси(|ующая система 8 Л кросовер 9, а также затворная 10 и отклбняющая 11 систестЕ. Между отклоншощей системой и экраном может быть предусмотренасистема усиления 12, за которо располагается выходной экран 10 и фотоприставка 14. Система yпт1 влeния импульсной работой ЭОП содержит блок синхронизатш 15, вклгочокэщий генератор синхроимпульса 16 и генератор запуска 17. Система управления HNteeT также задающий генератор 18 и блок усилителе Блок усилителей, в свою очередь, включа предварительныеусилителл 19 и 20, выходные усилители затвора 21 и развертки 22, а также BL. С-ш-гтограторы 23. Выходным элементом усилителя развертки является ишрокополосный двухканапьный кабельный трансформаторформирователь 24. Камера содерхсит также блок 25 пита}гая ЭОП и схем системы управления. Блок синхронизации состоит из генераторов запуска к синхроимпульса, представляющих собой релаксащюнные генора торы на лавинных транзисторах 26 и 27 (см. фиг. 2) с накопительными емкостими 29 и 28 в соответствующих коллекторных цепях. Выход генератора запуска через линии задержки 30, 31 и 32 и импульсный трансформатор 33 (см. фиг. подсоединяются к входу задающего генератора, который выполнен на транзистор 34 и 35по схеме Маркса с хрошфуюшими отрезками 36,37 и 38 кабельной линии в коллекторной цепи транзистора 34, который оптичес7ШЙ вход 39 для непосредствентгого запуска схемы регистр1фуемым излучением. Выход тран зистора 35 задающего генератора через конденсаторы 40 и 41 (см, фиг. 4) включен на входы предварительных усипителей импульсов затвора и развертки, вьтолненных на лампах 42 и 43 соответственно.. Усилители через ипфокополосные кабельнью инверторы 44 и 45 подсоединены к выходным усилителям на лампах 46 и 47 (см. фиг. 5). Выходной усилитель импульсов затвора на лампе 47 нагружен на согласованную линию 48, в разрыв которой включена затворная система 10 ЭОП (см. фиг.1) Выходной усилитель импульсов развертки на лампе 46 (фиг. 5) включает схему выбора длительности развертки, содержащую переключатель 49 и реле, герметизированные контакты 50-56 которых подключаются к соответствующим С-интеграторам 57, 58 и 59. Нагрузкой лампы выходного усилителя развертш является ипфокоПолосный двухканалтлгый кабелы1Ь Й трано:|юрмйтор, формирователь 24 положительно1Ч и отркцатель-Ного minyjibcoB развертки, .подкгаоченный к отклоняющей системе 11 ЭОП (см. фщ-. 1)..,. Электротго-оптическая камера работает следующим образом. Регистрируемое излучение направляется на входную щель 1, изображешге которой двул/1Я объекпшами 2 и 4 строится на фотокатсде 5 электронкоonTjniecKoro преобразователя 6. Мечсду объективами располагаются нейтральные светофильтры 3. Выбитые из фотокатода фотоэлектро1гы ускоршотся сет1сой 7 и проходят через фокуспруюmyio систему 8. Пройдя далее через тфоссовер 9,затворную 10 иотклоняющую 11 системы ЭОП, поток электрбнов усиливается системой 12 и попадает на выходной экран 13. На выходном э1фанеэлектроны вновь преобразуются в излучение, которое посредством ({ютоприставки 14 регистргфуется на пленку. Часть регистр1фуемого излучения ответвляется на оптш1еский вход 39 для непосредственного запуска задающего генератора 18. В камере предусмотрен также запуск электр)гческ1Ш импульсом, который через соответствующий разъем и импульсный трансформатор подается на базы лавинных транзисторов 26 и 27 генератора сш1хроимпульса 16 и генератора запуска 17 блока синхронизации 15. Импульс с шхронизашш сшмается с.нагрузочного сопротивления и через соответствующий разъем подается на запуск внещтшх устройств. Импульс, сформ)фован 1ый .тран3JiCTopoM 27, через резистивный делитель, задержки 30, 31 , 32 и импульсный трансформатор 33 подаетсяна базу транзистора 34 задакяцего генератора для его запуска. Задающий генератор, вьшолнешгый по схеме Маркса на транзисторах 34 и 35, формирует прямоугольные импульсы, переключение длительности которых производится подключением отрезков 36, 37 и 38 кабеля задатшой дшя1Ы коммут1фуемых, Hanpinvfep, герконами. Управление обмотками герконов производится соответствующим переключателем. Импульс задающего генератора сшгмается с эмиттерного сопротивления транзистора 35 и через конденсаторы 40 и 41 подается на сетки ламп 42 и 43 иредварителыгык усилителей 19 и 2О импульсов затвора и развертюи ЭОП, Усилешгые импульсы сникйготся с анодов ламп 42 и: 43 и через раздатительные конденсаторы и широкополосные кабельные инверторы 44 и 45 поступают на сетки ламп 46 47 выходных усилителей импульсов зат вора 21,. и развертки 22. И предварительные, и выходные усилители импуль сов затвора и развертки выполнены по схеме резистивных каскадов и общим катбдом. Выходные усилители усиливаю импульсы до величины, необходимой дл упр;авле1йя электронно-оптическим преобразователем. Имйульс затвора снима ся с анода лампы 47 и через раздели Тельный конде гсатор и согласованную линию 48 подводится к затворной сист ме 10 ЭОП 6. Двуполярные импульсы разверт7ся формируются из импулйса, .cни гaeмoгo с анода лампы 46 Ш1фокополосным кабельным трансформатором-формирователем 24. Последний состоит из двух отрезков кабеля, тсоторые со стороны лампы соедщ1ены последовательно и подключены одзш к аноду, другой ккатоду, так что на выходной стороне на каждом из отрезков образуются импуль сы разной пол5фности и од1шаковой адмплитуды. Такое построение трансформатора-форм1фователя делает возможной трансформашпо энергии без потерь импульса выходного усилителя, в пва разнополярных импульса половинной амплитуды. Помимо этого, наличие двух независ11мых согласованных выходов позволяет легко подключаться к отклоняющей системе 11 электронноотического преобразователя камеры. Для придания выходному гмпульсу пилообразной формы, прежде чем поступить на трансформатор-формзфователь 24, он проходит через соответствующий С-интегратор 57 или 58 или 59; параметры интегратора соответствуют выбранному диапазону развертки. Перек лючение длительности развертки производится герметиз1фованными контактами 5О-56, которые коммугпфуются переключателем 49. Бпок 25 осуществляет питание соответствующих цепей ЭОП и схем системы импульсного управле}шя каы;еры. Предлагаемая электронно-оптическая камера может найти применение при выполнении физичестшх экспериментов, связанных с дагностикой лазеров и лазерной плазмы. 82 В iiacTosmiee время для регистрации однократных быстропротекающих процессов с пикосекундным временным разрешением применение имеющейся аппаратуры представляется малоэффективным из-за повышенных требовавши к ее надежности. Изготовленный экспериментальный образец описанной камеры, показал высокую надежность при регистрации быстропротекагоших процессов с пикосеКундным временным разрешением. Формула изобретения Электро1шо-оптическая камера для регистрации быстропротекающих процессов, сЬдёржащая электронно- оптиче :;кий преобразователь, систему управления импульсной работой эпектронно-оптичес ого преобразователя, включающую блок синхронизации с генератором синхроимпульса и генератором синхро}Пу1пульса и генератором запуска, содержащую также задающий генератор и блок усилит-елей, который включает предварительные и выходные усилители импульсов затвора и развертки и1 14Синт еграторы, причем .камера содержит также электронный блок питания электронно-оптического преобразователя и схем системы импульсного управления отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности регистр аШ{1Г однократных быстроп|К)текающих процессов с пикосекудным временным разрешением, в системе управления импульсной работой электронно-оптического преобразователя камеры генератор синхро} тупьса блока синхронизации и генератор запуска выполнены на лавинных транзисторах по схеме релаксатора с накопительной емкостью в коллекторной цепи, и выход генератора запуска подключен к входу задающего генератора, который вьтолнен по схеме Маркса с хрошфующим отрезком кабельной линии переменной длины в цепи коллектора, пpичe задающий генератор системы управления имеет оптический вход для непосредственного запуска регистрируемым излучением, а выход задакяце1-х генератора связан с входами предварительных усили елей импульсов затвора и рдзвертки, и выходь этих усилителей через штфокополосные кабельные 1шверторы соединены с выходными усилителями, ри этом выходной усилитель импульсов затвора нагружен на йогласованну линию, в разрьт которой подсоединена затворная система электронно-оптического пр.еобразоватепя, а выходной усилитель импульсов развертки имеет нагрузку в виде широкополосного двухканального кабельного трансформатора-формирователя положительного и отрицательного импульсов развертки, который подключен к отклоняющей системе электронно-оптического преобразователя, причем выходной усилитель импульсов развертки вклю чает также схему выбора длительности развертки, выполненную на герметизированных контактах, кото1эые подключают ся к соответствующим С-интеграто рам., Источники информашш, принятые во внимание при эксп игиэе 7 2 1.Андреева А. А и др. Камера ФЭР-5 Труды XI Международного контреоса оо высокоскоростной фотографин, Лондок, 1974., . с. 235. 2.1Целев М. Я. Эксп им«ггаяьная ФИЛИ, Труды XI .Между шродного конгресса по выоокоскоросттэй фотографии, Лондон, 1974 , с. 32. 3.UEipal:act imotge-converte sirean camera system. E:E€ctro-Pholonics Limited Book8et, (1974) , 4.3rTiaue-cohverte tnicrochannee stteotk camera Thomson-CSF,OA53 book.eet no 234117/74/500 {1979) прототип).

746382

1 СШ/7 Л.

X

18

I

d

-м«

т

Ч (J

D

it

«

A .5

Jf

J4

) Т

Выл.

Л

-f-ffl jzMZI}

M

Jx.

-SI

л

JF zMZZf

4

0tf2.4