Входная камера фотоэлектронного прибора Советский патент 1980 года по МПК H01J40/16 

Изобретение относится к измеритепь ной технике, в частности к фотоэлектрическим измерительным преобразователям, и может найти шщхжое применение при разработке и применении фотоэлектронных приборов для предельно-чувствительных средств измерений высшей точ ности. Известно устройство, содержащее входную камеру с фoiчэкaтoдoм, нанесен ным на боковую поверхность, охлаждаемую жидким азотом l, Недостаток известных конструкций с использованием жидких хладагентов рассеивание измеряемого потока излучения на пузьфьках, неустранимых в жидких газах. Кроме того, глубокое охлаждение (ниже ЮоЯс) элементов конструкций вызывает дополнительные трудности, в частности для некоторых фотокатод0в может значительно измен5пъся чувствительность. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее фотокатод с электрическим контактом, соединенный с системой охлаждения, а также электростатическую систему с фокусирую- шим электродом 2. Недостатками известной конструкции входной камеры являются холодопередача через диэлектрик- стекло вакуумной обо- лочки и неравнсялфностъ температуры ио поверхности фотокатода вследствие большой длины хоподопередакяцего диэлектрического участка. Кроме того, эмиттируюшая поверхность фотокатода значительно превышает площадь рабочего участка, что приводит к появлению дополнительных шумовых электронов. Недостатком известной конструкции является также и то, что повышение мощности охлаждающего устройства приводят не столько к снижению температуры фотокатода, сколько к побочным нежелательным эффектам, например при увеличении мощности термоэлектрических батарей возрастают электромагнитные наводки. Конструкция известной входной камеры с фотокатодом, расположенным на внутренней поверхности вакуумной оболочки, и охлаждение его путем охлаждения вакуумной оболочки и входного окна снаруж приводит к запотеваншо оптических по верхностей, усложняет эксплуатацию и снижает чувствительность фотоэлектронных приборов. Особенные трудности возни кают при охлаждении фотокатодов приборов-преобразователей изображения, например, диссекторов. В этом случае, наряду с ухудшением энергетической чуВСТБительности, ухудшается и пространственное разрешение. Цель изобретения - повышение точности фотоэлектрического преобразования и отношения сигнала к шуму путем уменьшения термошумов. Поставленная цель достигается тем, что фотокатод и входное окно входной камеры пространственно разделены, при этом фотокатод установлен в держателе, в качестве которого использован фокусирующий электрод электронно-оптической системы, представлякмций собой одновременно хойодопровод системы охлаждения и электромагнитный экран и имеющий гальваническую связь с упомянутым электрическим контактом. Предлагаемая входная камера фотоэлектронного прибора схематично представ лена на чертеже. Камера содержит входное оптическое окно 1, холодопроводящий диск 2, метал лическую рамку. 3, прозрачную диэлектри ческую подлонску с фотоэмиссионным слоем ; фотокатода 4, ваку умно-плотный стеклянно-металлический кольцевой спай 5, контактное холодопроводяшее кольцо 6, холодопровод термоэлектрического охлаждаюшегк устройства, металлическое разрезное кольцо 7. Устройство работает следуюшим образом. После включения термоэлектрического холодильника, соединенного с кольцами 6 и 7, происходит С1шжение температуры этих деталей до равновесного значе.ния, порядка -60 С. Через интервал вре мени, определяемый температуропроводностью и тепловым сопротивлением рамки 3 и фотокатода 4, темпера -ура фотокатода достигает значеюш -40 С. В соответствии с законом термоэмис сии происходит снижение термошумов фо токатода. Если начальная температура фотокатода равна комнатной (), то плотность термошумового тока (например, для сурьяно-цезиевого фотокатода) соответствует,2-B.4,iMO- %a. При изменении температуры от начальной TO до Т {равной ), термошумовой ток изменяется в п раз ()хр (4--- } Кроме основного положительного эффекта, предлагаемая конструкция обеспечиват также дополнительное повышение Отношения сигнала к шуму по следующим причинам. Паразитная термоэлектронная эмиссия с холрдопроводяшего диска, являющегося фокус фующим электродом-экраном, мала, так как при изготовлении фотокатода методом переноса на эле7стродах входной камеры не образуется эмиссионно активных пленок щелочных металлов к их соединений. Кроме того, холодопроводящий диск имеет пониженную до - 60°С. температуру, что увелич1шает его сорбционную способность и способствует снижению шумовых ионных токов. Совместное действие всех факторов приводит к тому, что в предлагаемой конструкции входной камеры отношение сигнала к шуму повышается не менее, чем в 10 раз, обеспечивается стабильность поддержания температуры фотока тода 2t 1 К при времени выхода на режим не более 1 ч. Формула изобретения Входная камера фотоэлектронного прибора, содержащая фотокатод с электрическим контактом, соединенный с системой охлаждения, а также электростатическую систему с фокусирующим электродом, отличающаяся тем, что, с целью повышения TOMHOCTJH фотоэлектрического преобразования и отношения сигнала к шуму путем уменьшения термошумов, фотокатод и окно входной камеры пространственно разделены, при этом фотокатод установлен в держателе, в качестве которого использован фокусирующий электрод электронно-оптической системы, представляющий собой одновременно холодопровод системы охлаждения и электромагнитный экран и имею