Микродискретизированный люминесцентный экран

(51)4 С 0 06 ЕН ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛВСТ(57);Изобретение относится кэлементной базе и устройствам оптического приборостроения, а точнее к лвми несцентным экранам, преобразунщим спектр иэображения, например инфракрасного, в видимый. Изобретение может быть использовано в оптических системах которые одновременно долж 92 ны характеризоваться высокими разрешающей способностьн, светоотдачей и контрастом визуалиэированного иэображения, Микродискретизированный лвминесцентный экран выполнен в виде волоконно-оптической детали, представлявщей собой полимикроканальную пластину 1, полые каналы которой, разделенные стеклянными изолирующими прослойками 2,заполнены люминофором 3, а на торцы пластины 1 нанесены покрытия 4 и 5. Покрытие 4, нанесенное на входной торец экрана, выполнено в виде Аильтра, прозрачного для виэуализируемого излучения и отражающего видимый свет, а покрытие 5, нанесенное на выходной торец экрана, выполне но в виде Фильтра, прозрачного для видимого света и отражавцего виэуалиэируемое излучение. При визуализации инфракрасного излучения и соответственно при использовании антисток422201 40 совых люминоФоров 3 покрития 4 и 5выполняются в виде соответствующихинтерФеренционных йильтров, Микродискретизированное невидимое изображение 6 благодаря полному внутреннемуотражению (ПВО) от приповерхностногослоя каждого канала, выполненного издвуокиси кремния, переносится с входного торца экрана на,выходной. Приэтом в люминоФоре 3 происходит Изобретение относится к элементной базе и устройствам оптическогоприборостроения, а точнее к люминесцентным экранам, преобразующим спектризображения например, инФракрасногоизображения) в видимый,Цель изобретения - повышение раз. решающей способности экрана при одновременном увеличении его светоотдачи, а также повышение контраставизуализированного изображения.На чертеже представлены конструкция предлагаемого экрана и ход лучейв немфМикродискретиэированный люминесцентный экран выполнен в виде волоконно-оптической детали, представляющей собой полимикроканальную пласти." ну 1, полые каналы которой, разделенные стеклянными изолирующими прослой". ками 2, заполнены порошковым илисплошным ресструктурным люминоФором3, а на торцы пластины 1 нанесены . покрытия 4 и 5. Покрытие 4, нанесенное на входной торец экрана, выполне" но в виде Фильтра, прозрачного для визуализируемого излучения, пропускающего его впрямом направлении и отражающего в этом же направлении видимый свет. Покрытие 5, нанесенное на выходной торец экрана, выполнено в виде йильтра, прозрачного для видимого света, пропускающего его в прямом направлении и отражающего в обратном направлении дошедшее без преобразования до выхода каналов визуализируемое излучение, При визуализации инФракрасного излучения и соответственно при использовании в качест ве спектропреобразующего заполнителя спектропреобразование невидимого излучения в видимое. Покрытия 4 и 5увеличивают эФФективность спектропреобразования путем уменьшения потерь. Лучи, попадающие в каналы подуглами, меньшими критического углаПВО, поглощаются в подприповерхностном слое каждого канала, выполненномв виде восстановленного свинца.5 з,п. Ф-ли, 1 ил,3 каналов антистоксовых ФотолюминоФоров торцовые покрытия 4 и 5 выполняются в виде соответствующих интерФеренционных Фильтров.Приповерхностний слой каждого канала выполнен из двуокиси кремния,а подприповерхностный - из восстановленного свинца,Полимикроканальные пластины пред 10 ставляют собой микропористую стеклянную пластину диаметром около 34 мм, толщинои 0,3-0,5 мм и массон 0,5-0,8 г.Такая пластина содержит сквозные по"лые канали, ориентированные строго параллельно один другому и органиэувшие регулярную микродискретную структуру. Средний диаметр каналов 9,5 мкм, толщина стеклянной прослойки между каналами около 1 мкм, разброс Формы сечения и диаметров всех каналов по всему полю пластины и непостоянство толщини прослоек между каналами не более +1 Я. В пластине диаметром 34 мм количество таких каналов равно около 10 млн. штук, Внедрение люминоФора 3 в каналы полимикроканальной пластины 1 может быть осуществлено следующими способами: гетероэпитаксии, осмотическим, электроосмотическим, ультрацентриФугирования, седиментационним.Для изготовления экспериментальных и опытных партий экранов наибольшей простотой отличается следующий способ, Из порошкалюминоФора, например, методом седиментации (осаждения из взвеси) селектируют микрочастицы с диаметром, не превышающим внутренний диаметр канала пластины 1. Пластина помещается в высокопрочкий стакан с14этим приповерхностным слоем после термоводородной обработки образуется слой восстановленного свинца с высоким показателем светопоглсщения.Экран работает следующим образом.Невидимое изображение 6, САорми- рованное на плоскости входного торца пластины 1, микродискретизируется на элементы, размеры которых равны сече-: нив единичного канала, а количество- числу каналов в пластине. Это микродискретизированное изображение переносится на выходной торец экрана. Одновременно с переносом в микродискретизированном люминофоре 3 происходит спектропреобразование первоначального .Иевйдимсго излучения - катодного, электрического, рентгеновского, радиоактивного, ультраЬиолетового или инйракрасного в видимое, причем это преобразование происходит поэле.- ментно, т.едеинтегрированно, внутри каждого единичного канала. В итоге на выходном торце экрана ормируетЪся визуализированное изображение.Так как спектропреобразование невидимого излучения в видимое происходит в каждом канале независимо от других, отсутствует взаимодиКузия, "взаимоэасветка" носителей инФормации мвкду элементами преобразуемого изображения, В итоге разрешающая способность К спектропреобразователя - визуализатора определяется шагом структуры Ш= = Р+ 2 д, т.е. диметром Эканала , и толщиной 2 К прослойки 2 между каналами, и равна= 0,5 Р+ 2 Р) При этом разрешающая способность не зависит от толщины лвминесцентного материала, т.е. от длины каналов.Это позволяет подбирать пластину1 такой оптимизированной толщины, чтобы ,в слое люминофора 3 (с заданЪ ными свойствами, составом и конценч рацией компонентов ), заполняющего каналы, достигалась максимальная свето- отдача - максимальное преобразование невидимого, воздействующего на экран излучения в видимое. Итак, часть ви димого излучения, несущая полезную ииФормацив и падающая на прослойку 2 под углами, большими угла полного внутреннего отражения, распространяется вдоль - внутри данного канала пластины 1, а часть выходит в прос 3 142220донным отверстием, С 11 спензив из отобранных микрочастиц люминоФора заливают в стакан и под действием внешнегодавления (например, с помощьв поршня5в стакане) эту суспензив прокачиваютчерез каналы. Для задержания микрочастиц внутри каналов и предохранения пластины 1 от повреждений и разрушения со стороны вытекания жидкости вплотную к торцу пластины ставятопорный диск из микропористой керамики (или в виде другой полимикроканаль.ной пластины с меньшим диаметром кана"лов и с большей толщиной). При этомрастворитель - жидкость суспензии вытекает через каналы опорного диска,а микрочастицы люминофоров остаютсяв каналах изготавливаемой пластины.Входной торец этой пластины периоди Очески очищают (при необходимости)ультразвуком для удаления частиц большого диаметра, не отселектированныхпри первой операции и не проходящихвнутрь канала. 25В зависимости от класса лююнофоров 3 входное покрытие 4 наносится изразличных материалов, имеющих разные механизмы работы. 11 ри использовании катодолвминсФоров - это сверхтон- З 0кий слой из алюминия; электролвминооров - полупроводниковые материалы. (типа халъкогенидных стекол, электрохромных материалов ); рентгено- и радиолюминоФсров - это тонкие слои изалюминия, серебра и золота; стоксовыхи антистоксовых Фотолюминсфоровэто интерАеренционные покрытия, пропускающие ультрафиолетовое или инйракрасное излучение и отражающие видимый свет, Аналогичный подход используется при выборе состава выходногопокрытия,Полимикроканальные пластины изГотовляюткак пОавилс э из Высоко 45свинцового стекла, При этом послеудаления опорных жил полимикроканальную пластину термообрабатывают в газовом потоке водорода и тем самымвосстанавливают свинец. В итоге прозрачная стеклянная микропористая плас"тина становится темной, сильно поглощающей свет, с множеством полых микроканалов. Внутренняя поверхностькаждого канала имеет слой двуокисикремния с показателем п= 1,40-1,43,т.е. показатель прелоипения этогоприповерхнсстного слоя меньше показателя преломления люминоФоров. Под201 2. Люминесцентный экран по п,1,о т л и ч а ю щ и й с я 1 тем, что,а целью дополнительного увеличениясветоотдачи, покрытие, нанесенное навходной торец экрана, выполнено ввиде Фильтра, прозрачного для визу Составитель В,КравченкоТехред Л.Олийнык Редактор И.ГорнаяЗаказ 4428/47 Корректор Н,Король Тираж 533 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открытий . 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5П оизводственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 5 1422лойку 2 и ослабляется или полностью,поглощается в ее подприповерхностном .слоеВидимое излучение, распространяющееся в обратном направлении, т.е. к5 ф входному торцу канала, отразившись отпокрытия 5, направляется к выходномуторцу визуализатора, Не преобразованное в видимое при первом прохождениичерез люминоФор 3 невидимое излучениеотражается в обратном направлении отпокрытия 4 и вторично проходит внутри каждого канала через слой люмино Фора, преобразуясь в видимое. Формула изобретения1. Микродискретизированный люминесцентный экран, выполненный в виде 20 волоконно оптической детали с люмино Фором, о т.л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения разрешающей спосббности экрана при одновременном увеличении его светоотдачи, волокон нофоптическая деталь выполнена в виде полимикроканальной пластины, в которой люминоФором заполнены полые каналы, а на торце нанесены покрытия.ЗО ализируемого излучения и отражающего видимый свет.3. Люминесцентный экран по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью дополнительного увеличения светоотдачи, покрытие, нанесенное на выходной торец экрана, выполнено в виде Фильтра, прозрачного для ви димого света и отражающего визуализируемое излучение.4. Люминесцентный экран по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения контраста визуализированного иэображения, приповерхностный слой каждого канала выполнен из двуокиси кремния, а подприповерх ностный - из восстановленного свинца.5. Люминесцентный экран по пп,1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью дополнительного увеличе" ния светоотдачи в инФракрасном диапазоне, покрытие, нанесенное на входной торец экрана, выполнено в виде интерФеренционного Фильтра, прозрач ного для инФракрасного излучения и отражающего видимый свет.б. Люминесцентный экран по пп,1 и 3, а т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью дополнительного увели чения светоотдачи в инФракрасном диапазоне, покрытие, нанесенное на выходной торец экрана, выполнено в .виде интерФеренционного Фильтра, прозрачного для видимого света и отражающего инФракрасное излучение,