Электронно-оптический преобра-зователь

О П И С А Н И Е813534ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУОпубликовано 15.03.81. Бюллетень 10Дата опубликования описания 25.03.81 по делам изобретений и открытий(54) ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИИ ПРЕОБРЗОВА"йЛЬ 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. Важнейшим параметром этого прибора является временное разрешение, характеризующее способность различать оптические сигналы, следующие через весьма малые промежутки времени 11.Однако известный ЭОП имеет временное разрешение -10с, 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. Разбросвремен пролета при прочих равных условияхуменыиается с повышением напряженностиэлектрического поля с фотокатода (Е).Известен также ЭОП, содержащий фотокатод, ускоряющий электрод с сеткой, фокусирующий электрод, анод с диафрагмой,электронный затвор, выполненный в видедвух пар отклоняющих пластин, с диафрагмой, систему развертки изображения и люминесцентный экран 12,10 Данный ЭОП имеет следующие недостатки.Во-первых, введение упомянутого ускоряющего электрода (сетки) приводит к возрастанию электронно-оптического увеличения приблизительно в 2 раза (от 2: 1до 4: 1). В приборах с покадровой регистрацией процессов это вызывает 4-х кратнуюпотерю яркости, а в фотохронографах2-х кратное снижение разрешения на экране.Во-вторых, для создания электронногозт изображения в плоскости экрана требуетсянизкий потенциал фокусирующего электрода,который обуславливает замедление электронов в пространстве между ускоряющей сеткой и анодом. Замедление, в свое очередь,813534 4В отсутствие сигнала на фотокатоде 1 от исследуемого процесса электронно-оптический преобразователь закрыт путем подачи на пластины 6 и 7 электронного затвора запираюшего 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 попаданияпучка 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 пластин каждой пары при заземленной второй, при этом указанные импульсные напряжения должны быть синхронизированы с исследуемым излучением. Синхронизируюший импульс напряжения может быть получен от исследуемого излучения, например от излучения лазера. Развертка изображения по экрану 10 осушествляется путем подачи на сйстему 9 развертки изображения двух парафазных линейно нарастающих импульсов напряжения, при этом скорость перемещения изображения по экрану 10 определяется времеФормула изобретения 55 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 ближайшем 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 - ; = 1,1 - 1,45, =е, е = 0,57 - 0,77, расстояние между упомянутыми электродами выбрано из соотношения м-= 0,10 - 0,14, а отношение расстояния между фокусирующим электродом и анодом к диаметру составляет -= 0,08 - 0,198при отношении расстояния от фотокатода до экрана к диаметру - э = 7,1 - 8,6.ЬдНа 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 отклоняющих пластин 6 и , между которыми установлена затворная диафрагма 8, систему 9 развертки изображения и экран 10, расположенный на волоконно-оптическом диске 11. 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 фото- катодом 1 и ускоряющим электродом 2 с сеткой 3, ускоряются и фокусируются электронной линзой, образованной ускоряющим элек родом 2, фокусируюгцим 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.ЗО 35 40 45 50 нем 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 1 О, 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-оптически м преобразователем осуществляется через волоконно-оптический диск 11.Как показали расчеты на ЭВМ БЭСМкоэффициент электронно-оптического увеличения М = 2 - 2,4.Таким образом, благодаря повышению Ек снижению М и уменьшению , предлагаемый ЭОП обеспечивает по сравнению с известным повышение временного и пространственного разрешения и яркости изображения. Электронно-оптический преобразователь, содержащий фотокатод, ускоряюший электрод с сеткой, фокусирующий электрод, анод с диафрагмой, электронный затвор, выпол813534 Составитель Ю. Кутенн ехред А. БойкасТираж 784 Корректор Ю.МодписноеСССРийд. 4/5роектная, 4 Редактор А. НаурскоЗаказ 342/67ВН аренк ИИПИ Гос по делам 113035, Москва,Филиал ППП Патдарственного комитета изобретений и открыт Ж - 35, Раушская наб нтэ, г. Ужгород, ул. П ненный в виде двух пар отклоняющих пластин с диафрагмой, систему развертки изображения и люминесцентный экран, отличаюи 4 ийся тем, что, с целью повышения временного и пространственного разрешения и яркости изображения, ускоряющий электрод 5 выполнен в виде цилиндра, в ближайшем к фотокатоду торце которого расположена сетка, фокус ирующий электрод выполнен в виде цилиндра того же диаметра, что и ускоряющий электрод, отношение длин упомянутых цилиндров к диаметру составляет10 соответственно в= 1,1 - 1,45, у = 0,57 -Р.- 0,77, расстояние между упомянутыми электродами. выбрано из соотношения -=4= 0,10 - 0,14, а отношение расстояния между фокусирующим электродом и анодомк диаметру составляет - = 0,08 - 0,19 прис 1отношении расстояния от фотокатода доэкрана к диаметру э = 7,1 - 8,6.ЬИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бутслов М. М. Электронно-оптическиепреобразователи для изучения сверхбыстрыхпроцессов. Успехи научной фотографии,1959,6, с, 76.2. Патент Англии1329977, кл. Н 1 Р,опублик. 1973 (прототип).