Узел мишени электронно-лучевого модулятора света Советский патент 1982 года по МПК H01J31/00 H01J31/50 

I

Изобретение относится к электронной технике, в частности к электронно-лучевым мо- . дуляторам света (ЭЛМС).

Известен узел мишени ЭЛМС в приборах типа Титус работа которого основана на эффекте Паккельса 1.

В известном узле мишени тонкая плоско-, параллельная пластина из электрического кристалла тетрагональной сингонии типа КО2Р04 (DKDP) расположена на проводящем и про- зрачном для светового потока покрытии на флюоритовом основании. На свободной плоскости пластина имеет диэлектрическое зеркало. В области перед пластиной со стороны зеркала по ходу электронного пучка последовательно установлены две плоские мелкоструктурные сетки, параллельные плоскости кристалла.

При сканировании известной мишени ЭЛМС электронным лучом, развернутым в телевизионный растр для полной зарядки и разрядки элемента мишени пучком рабочая плотность тока должна быть значительной и составлять 1-ЗА/см

Недостаток известного ЭЛМС состоит в том, что рабочая плотность тока постоянной величи- ны на элементе мишени при телевизионной развертке электронного луча обеспечивается использованием специального электронного прожектора и специальных формирующих и отклоняющих луч систем.

Наиболее близким по техническому решению к предложенному- является узел мишени электронно-лучевого модулятора света, содержаший плоско-параллельную пластину из электрооптического кристалла, расположенную на проводящем прозрачном для светового излучения основании и имеющую со стороны, противоположной основанию, диэлектрическое зеркало, при этом по ходу электронного пучка со стороны зеркала установлены последовательно усилитель электронного пучка и две мелкоструктурные сетки, плоскости которых параллельны V поверхности пластины 2.

Однако использование усилителя электрон-иого пучка в виде микроканальной пластины (МКП) Не позволяет реализовать запись информащ1и телевизионным растром электрон3Horo луча, сформированного стандартным промежутком, при оптимальном отношении д ны канала МКП к его радиусу равным 75100. Так, в режиме линейного усиления МКП предельный выходной ток ее составляет 0,05 от тока проводимости стенок каналов и допустимая плотность выходного тока для этого режима составляет величину А/см. Воспроизведение информации в этом случае пр1И необходимой процентной световой модуляции возможно лишь при увеличении времени облучения мишени по крайней мере до 1 с. При работе МКП в импульсном режиме ма симальная величина выходного заряда определяется состоянием насыщения каналов и составляет 10 Кл/см , что также не обеспечивает работу мишени ЭЛМС при телевизионном разложении изображения. В известном техническом решении не предусмотрена также защита входной плос1 ости MKtl от засева вторичными электронами, возникающими на промежутках и краях кана лов, что может привести к ухудшению линейного разрешения ЭЛМС в целом. Таким образом, узел мишени известного ЭЛМС характеризуется следующими недостатками;невозможностью использования в мишени ЭЛМС МКП как в линейном режиме,Qтак и в импульсном предельном режиме усиления при телевизионном сканировании электронным пуч ком электрооптического кристалла; невозмож ность использования стандартных телевизионных систем формирования и отклонения элек тронного пучка с рабочей для электрооптичсс кого кристалла плотностью тока и отсутствие стандаргньдх электронных прожекторов, формирующих рабочие плотности тока; наличием явления засева вторичными электронами вхо(Дной плоскости МКП, ухудшающего разрешение мишение. Цель изобретения обеспечение рабочих плотностей электронного пучка постоянной величины при повышенной чувствительности мишени при сканировании пучка по электро оптическому кристаллу с использованием ртан дартных систем формирования телевизионного растра и стандартного электронного прожек тора, а также повышение разрешающей способности мишени. Цель достигается тем, что в узле мишени электроннолучевого модулятора света, содержащем плоско-параллельную пластину из элек трооптического кристалла, расположенную на проводящем прозрамом для светового излучения основании и имеющую со стороны, про тивоположной основанию, диэлектрическое зеркало, при этом по ходу электронного пуч-; ка со стороны зеркала установлены последовательно усилитель электро}шого пучка и две мелкоструктурные сетки, плоскости которых параллельны поверхности пластины, усилитель электронного пучка вьшолнен в виде микроканальной пластины с соотношением длины канала к его радиусу равным 150- 200, при этом величина электрического сопротивления микроканальных пластин Ямкп определена из соотношения Ямкп 0,015 € S ВДб 1кад длительность кадровой развертки телевизионного стандарта; кп толщина микроканальной пластины, м; - диэлектрическая проницаемость вакуума, Ф/м; мкп - радиус микроканальной пластины, м; S - коэффициент полезной площади микроканальной пластины. Входная плоскость первой по ходу электронного пучка микроканальной пластины снабжена сплошным проводящим покрытием прозрачным для входного электронного потока и не прозрачным для вторичных электронов. На чертеже представлена схема предложенного устройства. Устройство содержит проводящее покрытие 1 входной плоскости первой МКП, которое выполняется сплощным для исключения засева вторичными электронами; МКП 2, дополнительную сетку 3, основную (первую) сетку 4, диэлектрическое зеркало 5, мищень 6 электрооптический кристалл DKDP), прозрачное проводящее покрытие 7, флюоритовое основание 8, .систему 9 охлаждения основания. Устройство, в котором с целью уменьшения управляющих напряжений электрооптический кристалл 6 охлаждается до температуры, несколько превышающей точку Кюри, работает следующим образом. Электронный луч незначительной плотности (сформированный, например, электронным прожектором виДикона) сканируют по входной поверхности МКП 2 в виде телевизионного растра. Включение МКП обеспечивает такое усиление электронного входного луча, при котором в выходной части каналов, находящихся на пути луча, образуется заряд насыщения. При этом плотность выходного луча из МКП составляет 1 - 1,5 А/см и при сканировании остается постоянной. Потенциалы первой и второй сеток 4,3 и проводящего покрытия 7 под кристаллом на мищени 6 устанавливаются такими, чтобы, с одной стороны, обеспечитъ неискаженный перенос усиленного электронного луча и, с другой стороны, обеспечить коэффициент вторичной эмиссии диэлектрического зеркала, нанесенного на кристалл, равный 2.

Электронный луч выполняет функции локального перемещающегося проводника, замыкая вторую сетку 3 с участками мишени, на которые он падает. Так как входной видеосигнал подается меж ду второй сеткой 3 и проводящим покрытием 7, то в результате сканирования потенциал мишени 6 (зеркала 5) приобретает равновесно зиачеше, близкое к потенциалу сетки 4 в данный момент времени. При большом удалении второй сетки 3 от мишени эмиттированные вторичные электро ны могут не достигнуть сетки и вернуться на соседние участки мищени. . Таким образом, расстояние вторая сетка 3 - мишень 6 и шаг ячеек сетки определяют разрешающую способность устройства. Чтобы исключить попадание на мишень 6 вторичных электронов, не захваченных второй сеткой 3, потенциал первой сетки 4 должен несколько превышать потенциал второй сетки 3 (например на 150 В). Таким образом, входной электронный луч усиливается МКП 2 и, перемещаясь по мишени 6, заряжает ее участки в соответствии с напряжением видеосигнала, независимо от заряда, который имели эти участки раньше. Следовательно, стирание старого изображения и запись нового производятся одновременно. Напряжение, приложенное к кристаллу мищ ни 6, осуществляет модуляцию света, облучающего мищень 6 со стороны основания 8 мишени, на котором закреплен кристалл. Эффек модуляции увеличивается вдвое из-за того, что свет дважды проходит через кристалл - в прямом направлении и отражаясь от зеркала 5 мишени. При визуализации положительных ионов, ультрафиолетового или рентгеновского излучений они непосредственно направляются на входную плоскость МКП 2. Выходной электро ный поток записывается на миШень 6 при подаче на вторую сетку 3 положительного относительно заземленного проводящего покрытия управляющего импульса. Стирание записанной информации в присутствии того же излучения осуществляется заземлением второй сетки 3. Длительность управляющего импульса и частота его повторения определяются интенсивностью излучения. Возможность включения в состав узла мишени ЭЛМС МКП с отношением длины канала и его радиуса равным 150--200, (возможно включение последовательно двух МКП) объясняется явлением провала потенциала выходной плоскости МКП вглубь канала на глубину, равную примерно (0,1-0,08) мм (длина одного акта умножения).

Это явление, как было экспериментально установлено, сопровождается значительным (- ШО раз) увеличением выходного заряда в сравнении с предельно допустимой расчетной величиной. Формирование увеличенного выходного заряда (также определяющего состояние насыщения) при последовательном контактном соединении двух МКП осуществляется за короткий промежуток времени, равный . С целью обеспечения передачи изображения с МКП на кристалл практически без ухудщения разрешения напряженность электрического поля промежутка МКП 2 (выходная плоскость) - дополнительная сетка 3 следует устанавливать не менее 1,5 10 В/мм. В этом случае при заземленной входной плоскости МКП на выходную плоскость подают рабочее напряжение, например, равное +2000 В, а на дополнигельную сетку 3, отнесенную от МКП 2, например, на расстояние 1,5 мм, следует подать напряжение не менее +4250 В. Так как МКП способна обнаруживать широкий диапазон частиц излучения, то предложенный узел шшeни может рассматриваться как устройство для визуализации (кроме элек фонов) с эффективностью обнаружения выше 5% положительных ионов, мягкого рентгеновского и ультрафиолетового излучений. Формула изобретения 1. Узел мишени электронно-лзчевого модулятора света, содержащий плоско-параллельную пластину из электрооптического кристалла, расположенную на проводящем прозрачном для светового излучения основании и имеющую со стороны, противоположной основанию, диэлектрическое зеркало, при этом по ходу электронного пучка со стороны зеркала установлены последовательно усилитель электронного пучка и две мелкоструктурные сетки, плоскости которых параллельны поверхности пластины, отличающийся тем, что, с целью обеспечения рабочих плотностей элек- тронного пучка постоянной величины при повышенной чувствительности мищени и сканировании пучка по электрооптическому кристаллу с использованием стандартных систем формирования телевизионного растра и стандартного электронного пучка постоянной ве- . личины при повышенной чувствительности ми|Шени и сканировании пучка по электрооптическому кристаллу с использованием стандартных систем формирования телевизионного растра и стандартного электронного прожекто ра, усилитель электронного пучка вьтолнен в виде микроканапьной пластины с соотношением длины канала к его радиусу равным 150-200, при этом величина электрического сопротивления микроканальных пластин РМКП определена из соотношения Вмкп 0,015 - где кгп длительность кадровой развертки телевизионного стандарта, с; толщина микроканальной пластины, м; К - диэлектрическая проницаемость ва куума, Ф/м; мкп радиус микроканальной пластины, м; 8 S - коэффициент полезной площадимикроканальной пластины. 2. Узел мишени по п. 1,. о т л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности мишени, входаая плоскость первой по ходу электронного пучка микроканальной пластины снабжена сплошным проводящим покрытием, прозрачным для вторичных электронов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Marie Ct., Donjon J. Tube Jmagia Transporance Vrable Spatiotemporelle. Prac JEEE, 61 № 1 942, 1973, г., перевод ТИИЭР,т. 61, N 7, 178, 1973. 2.Патент Франции № 2098522, Н 017 31/00, от 10.03.73 (прототип).

З ектронньш /iyi/