Электронно-оптический преобра-зОВАТЕль Советский патент 1981 года по МПК H01J31/50 

1

Изобретение относится к электронной технике, в частности к электронно-оптическим преобразователям (ЭОП) для анализа быстропротекающих процессов в режиме покадровой или фотохронографической. регистрации.

Известен ЭОП, содержащий полупрозрачный фотокатод, фокусирующий электрод в виде усеченного конуса, анодную диафрагму, электронный затвор в виде двух пар отклоняющих пластин, разделенных затворной диафрагмой, две системы отклонения и люминесцентный экран. Важнейщим параметром этого прибора является временное разрещение, характеризующее способность различать оптические сигналы, следующие через весьма малые промежутки времени 1.

Однако известный ЭОП имеет временное разрешение 10 с, что не позволяет использовать его в пикосекундном диапазоне регистрируемых излучений. При работе ЭОП в режиме фотохронографа временное разрешение ограничивается, главным образом, разбросом -времен пролета электронов от фотокатода до плоскости отклонения пучка, который, в свою очередь, вызван разбросом

начальных скоростей электронов. Разброс времен пролета при прочих равных условиях уменьшается с повышением напряженности электрического поля с фотокатода (Ек).

Известен также ЭОП, содержащий фотокатод, ускоряющий электрод с сеткой, фокусирующий электрод, анод с диафрагмой, электронный затвор, выполненный в виде двух пар отклоняющих пластин, с диафрагмой, систему развертки изображения и люминесцентный экран 2.

Данный ЭОП имеет следующие недостатки.

Во-первых, введение упомянутого ускоряющего электрода (сетки) приводит к возрастанию электронно-оптического увеличения приблизительно в 2 раза (от 2: 1 до 4 : 1). В приборах с покадровой регистрацией процессов это вызывает 4-х кратную потерю яркости, а в фотохронографах - 2-х кратное снижение разрешения на экране.

Во-вторых, для создания электронного изображения в плоскости экрана требуется низкий потенциал фокусирующего электрода, который обуславливает замедление электронов в пространстве между ускоряющей сеткой и анодом. Замедление, в свонэ очередь. приводит к росту разброса времен пролета, так что повышение напряженности поля у фотокатода Ек не реализуется полностью. Цель изобретения - повышение временного и пространственного разрешения и яркости изображения. Эта цель достигается тем, что ускоряющий электрод выполнен в виде цилиндра, в ближаЙ1пем к фотокатоду торце которого расположена сетка, фокусирующий электрод выполнен в виде цилиндра того же диаметра, что и ускоряющий электрод, отношение длин упомянутых цилиндров к диаметру составляет соответственно -д; 1,1--1,45, -g- 0,57 - 0,77, расстояние между упомянутыми электродами выбрано из соотношения, §1 0,10 - 0,14, а отношение расстояния между фокусирующим электоодом и анодом к диаметру составляет ,08 - 0,19 при отнощении расстояния от фотокатода до экрана к диаметру 7,1 - 8,6. На чертеже изображен предлагаемый ЭОП. Предлагаемый ЭОП содержит полупрозрачный фотокатод 1, ускоряющий электрод 2, выполненный в виде цилиндра, в корпусе которого, ближайшем к фотокатоду, расположена мелкоструктурная сетка 3, фокусирующий электрод 4, анодную диафрагму 5, электронный затвор, состоящий из двух пар отклоняющи.х пластин 6 и 7, между которыми установлена затворная диафрагма 8, систему 9 развертки изображения и экран 10, расположенный на волоконно-оптическом диске И. ЭОП работает следующим образом. На фотокатод 1 подается напряжение 15 кВ, на ускоряющий электрод 2 с сеткой 3 напряжение 12 кВ, на фокусирующий электрод 4 - напряжение 12,8- 13,1 кВ: определяемое фокусировкой изображения на экране 10, анодная диафрагма 5 и экран 10 заземляются. Указанные напряжения подаются от высоковольтных стабилизированных источников питания с независимой регулировкой или от одного источника, у которого эти напряжения регулируются одновременно и пропорционально. Изображение исследуемого объекта тем или иным способом проецируется на фотокатод 1. Излучение, падающее на фотокатод 1, вызывает эмиссию фотоэлектронов, которые под действием электрического поля, образованного фотокатодом 1 и ускоряющим электродом 2 с сеткой 3, ускоряются и фокусируются электронной линзой, образованной ускоряющим элек родом 2, фокусирующим электродом 4 и анодной диафрагмой 5, на экране 10. Расстояние между фотокатодом 1 и ускоряющим электродом 2 с сеткой 3 - около 1 мм. Для указанного ускоряющего электрода подойдет сетка с 300 и более ячеек на 1 мм. Сфокусированные электроны образуют пучок, причем кроссовер пучка находится в области затворной диафрагмы 8. В отсутствие сигнала на фотокатоде 1 от исследуемого процесса электронно-оптический преобразователь закрыт путем подачи на пластины 6 и 7 электронного затвора запирающего напряжения. Отпирание изображения осуществляется путем подачи на пластины 6 и 7 импульсов напряжения, равных по величине и противоположных по знаку, в результате чего пучок фотоэлектронов перемещается относительно щели затворной диафрагмы 8. Изображение на экране 10 появляется в момент попадания пучка электронов в щель затворной диафрагмы 8. Затвор может отпираться как путем подачи парафазных напряжений на обе пластины каждой из пар отклоняющих пластин 6 и 7, так -и путем подачи импульса напряжения на одну из пдастин каждой пары при заземленной второй, при этом указанные импульсные напряжения должны быть синхронизированы с исследуемым .излучением. Синхронизирующий импульс напряжения может быть получен от исследуемого излучения, например от излучения лазера. Развертка изображения по экрану 10 осуществляется путем подачи на систему 9 развертки изображения двух парафазных линейно нарастающих импульсов напряжения, при этом скорость перемещения изображения по экрану 10 определяется временем нарастания импульса напряжения. Для реализации сверхбыстрых разверток целесообразна симметричная отклоняющая система проходного типа, причем каждая пластина системы 9 развертки включена в согласованный высокочастотный тракт с коаксиальными выводами. С целью усиления яркости изображения, полученного на экране 10, могут быть использованы электронно-оптические преобразователи - усилители яркости с магнитной или электростатической фокусировкой,, усилители на микроканальных пластинах, бипланары и другие, при этом стыковка усилителей яркости с времяанализирующим электронно-оптическим преобразователем осуществляется через волоконно-оптический диск 11. Как показали расчеты на ЭВМ БЭСМ-6 коэффициент электронно-оптического увеличения М 2 - 2,4. Таким образом, благодаря повышению Ej снижению М и уменьшению п, предлагаемый ЭОП обеспечивает по сравнению с известным повышение временного и пространственного разрешения и яркости изображения. Формула изобретения Электронно-оптический преобразователь, содержащий фотокатод, ускоряющий э„тектрод с сеткой, фокусирующий электрод, анод с диафрагмой, электронный затвор, выполненныи в виде двух пар отклоняющих пластин с диафрагмой, систему развертки изображения и люминесцентный экран, отличающийся тем, что, с целью повышения временного и пространственного разрешения и яркости изображения, ускоряющий электрод выполнен в виде цилиндра, в ближайшем к фотокатоду торце которого расположена сетка, фокусирующий электрод выполнен в виде цилиндра того же диаметра, что и ускоряющий электрод, отнощение длин упомянутых цилиндров к диаметру составляет соответственно 1Д - 1,45, У- 0,57 - - 0,77, расстояние между упомянутыми

электродами .выбрано из соотнощения Д 0,10 - 0,14, а отношение расстояния между фокусирующим эледтродом и анодом к диаметру составляет 0,08 - 0,19 при отношении расстояния от фотокатода до экрана к диаметру д 7,1 -8,6. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Бутслов М. М. Электронно-оптические преобразователи для изучения сверхбыстрых процессов. «Успехи научной фотографии, 1959, № 6, с. 76.

2.Патент Англии № 1329977, кл. Н 1 D, опублик. 1973 (прототип).

-rl-tttlll МИНИ III

W