Времяанализирующее устройство Советский патент 1981 года по МПК H01J31/50 

(54) ВРЕМЯАНАЛИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к электронной технике, в частности к устройствам, содержащим электронно-оптические преобразователи (ЭОП) для анализа быстропротекающих процессов в режиме покадровой или фотохронографической регистрации.

Известно времяанализирующее устройство, содержащее электронно-оптический преобразователь, предназначенное для изучения и анализа сверхбыстрых процессов I.

Недостатком данного устройства является относительно низкое временное разрещение, что не позволяет использовать его для регистрации процессов в пикосекундном диапазоне.

Известно также времяанализирующее устройство, включающее электронно-оптический преобразователь изображения, содержащий фотокатод, ускоряющий и фокусирующий электроды, анодную диафрагму, электронный затвор, отклоняющую систему и люминесцентный экран 2.

Недостатком этого времяанализирующего устройства также является относительно низкое временное разрешение.

Цель изобретения - повыщение временного разрешения.

Указанная цель достигается тем, что отклоняющая система выполнена в виде широкополосного симметричного тракта с распределенными параметрами, образованного двумя двухпроводными линиями с одинаковым волновым сопротивлением, причем наружные проводники линий соединены и представляют собой вакуумноплотную оболочку отклоняющей системы, к входны.м разъемам линий подключен генератор симметричных импульсов развертки, а к выходным разъемам - коаксиальные согласующие тракты с оконечной нагрузкой, равной волновому сопротивлению двухпроводных линий и такой длины, что удвоенное время распространения сигнала по ним от отклоняющей системы до оконечной нагрузки превышает максимальную длительность импульса развертки, и между отклоняющей системой и люминесцентным экраном установлена электронная ловушка, выполненная в виде усеченного конуса с меньшим основанием, обращенным в сторону отклоняющей системы преобразователя. Кроме того, электронный затвор ЭОП выполнен в виде двух пар отклоняющих пластин, между которыми установлена затворная диаграмма, причем

каждая из отклоняющих пластин электронного затвора имеет по два вывода для подключения этих пластин одним выводом к генератору затворных импульсов, а -к высокочастотному согласующему тракту с оконечной нагрузкой, равной волновому сопротивлению тракта и такой длины, что удвоенное время распространения сигнала от пластин до оконечной нагрузки превыщает длительность импульсов затвора.

На чертеже изображено времяанализируюпхее устройство.

Устройство содержит фотокатод 1, ускоряющий электрод 2 с мелкоструктурной сеткой, фокусирующий электрод 3, анодную диафрагму 4, электронный затвор, выполненный в виде двух пар отклоняющих пластин 5 и 6, между которыми установлена затворная диафрагма 7, отклоняющую систему 8 в виде двух двухпроводных линий 9, наружные проводники которой соединены и образуют вакуумноплотную оболочку 10, электронную ловущку 11, люминесцентный экран 12, волоконно-оптический диск 13, предназначенный для контактного фотографирования изображения с люминесцентного экрана.

Двухпроводные линии 9 системы отклонения подсоедине ;ы к генератору 14 и.мпульсов развертки с одной стороны и к согласующим трактам 15 с оконечной нагрузкой 16 - с другой. Отклоняющие пластины 5 и 6 электронного затвора подсоединены к генератору 17 затворных и.мпульсов с одной стороны и к высокочастотному согласующему тракту 18 с оконечной нагрузкой 19 - с другой.

- Времяанализирующсе устройство работает следующим образом.

Излучение, падающее на фотокатод 1, вызывает э.миссию фотоэлектронов, которые под действием электрического поля, образованного между фотокатодом 1 и ускоряющим электродом 2, ускоряются и фокус руются на экране 12 с помощью электроннЬй линзы, образованной ускоряющим электродом 2, фокусирующим электродом 3 и анодной диафрагмой 4. Изображение с экрана 12 переносится на наружную (ио отнощению к ЭОП) поверхность волоконно-оптического диска 13, где и может быть зафиксировано на пленку или какой-либо фотоэлектронный детектор. В отсутствие сигнала па фотокатоде 1 от исследуемого процесса ЭОП закрыт путем подачи па пластины 5 и 6 электронного затвора запираюи1его напряжения (EjAn Отпирание изображения осуществляется путем подачи на пластины 5 и 6 электронного затвора импульса отпирающего напряжения от генератора 17 затворных импульсов, в результате чего пучок фотоэлектронов перемещается относительно щели затворной диафрагмы 7. Изображение на экране 12 появляется в момент попадания пучка электронов в щель затворной диафрагмы 7. Импульс напряжения от генератора 17 затворных импульсов, пройдя пластины 5 и 6 электронного затвора, проходит далее по высокочастотному согласующему тракту 18 до оконечной нагрузки 19. Возникающий на нагрузке 19 отраженный сигнал импульса напряжения (ввиду неидеальности согласования в щироком диапазоне частот) проходит по высокочастотному согласующему тракту 18 к пластинам 5 и 6- через время двойного прохода волны напряжения по тракту. При электрической длине тракта 18, соответствуюа ей двойному времени распространения сигнала, которое больще максимальной деятельности импульса затворного напряжения, отраженный сигнал приходит к пластинам 5 и 6 после запирания изображения в ЭОП и не вызывает искажений изображения, приводящих к потере временного разрещения ЭОП.

Развертка изображения по экрану 12 осуществляется щирокополосными линиями 9 систе.мы 8 отклонения при подаче на них

импульсов напряжения от генератора 14 импульсов развертки. При это.м скорость развертки изображения по экрану может быть равна нескольким скоростям света, что необходимо для надежной регистрации

5 изображения с пикосекундным и субпикосекундным временным разрещением. После прохождения щирокополосных двухпроводных линий 9 системы отклонения импульсы развертки проходят по согласующим трактам 15 с оконечной нагрузкой 16. Возникающий на оконечной нагрузке 16 отраженный сигнал импульса развертки, в силу несоверщенства в согласовании линии в щироком диапазоне частот, проходит по согласующему тракту 15 и через время, равное двойно.му пробегу сигнала по нему, поступает на двухпроводные линии 9 системы отклонения, где отраженный импульс вызывает скачкообразное изменение скорости развертки. Если электрическая длина согласующих трактов 15 такова, что соответствующий пробег сигQ нала по ней от системы отклонения к нагрузке и обратно больще .макси.мальной длительности импульса развертки, то отраженный сигнал приходит к системе отклонения после окончания развертки изображения по экрану и не вызывает ухудщения времен5 ного разрещения ЭОП.

После прохождения отклоняющей системы 8 электронные пучки, отклоненные на угол, больщий, чем это необходимо для разQ вертки изображения по всеми рабочему полю лю.минесцентного экрана 12, заходят за коническую часть электронной ловущки II, которая находится под потенциалом вакуумноплотной оболочки 10 отклоняющей системы 8. В результате этого в приборе отсутствует снижение контраста изображения на люминесцентном экране под действием электронов, упруго отраженных от боковых стенок вакуумного баллона, также приводящее к снижению надежности регистрации процессов с пикосекундным и субпикосекундным временным разрешением.

Проведенные испытания опытных образцов показали возможности их эффективного применения в фотохронографических системах для регистрации быстропротекающих процессов с пикосекундным временным разрешением.

Формула изобретения

ловущка, выполненная в виде усеченного конуса с меньщим основанием, обращенным в сторону отклоняющей системы преобразователя.

5 выводом к генератору затворных импульсов, а другим - к высокочастотному согласующему тракту с оконечной нагрузкой, равной волновому сопротивлению тракта и такой длины, что удвоенное время распространения сигнала от пластин до оконечной нагрузки превышает длительность импульсов затвора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

процессов. «Успехи научной фотографии, 1959, № 6, с. 76.

0 труды ВНИИОФИ. Сер. В. 1972, вып. 1, с. 166-173 (прототип).