Рентгеновский электронно-оптический преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 6 19) ( ) СПУБЛИК)5 Н 0131/5 ТЕН ЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМУ С 8(57) Использование: электронная техника, в частности системы для регистрации быстро- протекающих процессов, сопровождающихся излучением в рентгеновской области спектра. Изобретение позволяет улучшить эксплуатационные возможности рентгеновского электронно-оптического преобразователя (РЭОП) при улучщении временого разрещения и повыщении яркости изображения. Сущность изобретения: рентгеновское излучение попадает на массивный фотокатод 1, расположенный под углом к щелевому ускоряющему электроду 2, и вызывает эмиссию фотоэлектронов, которые фокусируются на люминесцентном экране 7, Пространственно-временное преобразование исследуемого сигнала осуществляется во время развертки изображения по экрану при подаче на отклоняющие пластины 6 линейно нарастающего напряжения, Вспомогательные пластины 3 служат для компенсации осевого сдвига электронного пучка из-за:наклона фотокатода к продольной оси РЭОП. 2 ил.Изобретение относится к электроннойтехнике, в частности к системам для регистрации быстропротекающих процессов,сопровождающихся излучением в рентгеновской области спектра. БЦель изобретения - улучшение эксплуатационных возможностей при улучшениивременного разрешения и повышении яркости иэображения.На фиг.1 представлена схема РЭОП, выполненного согласно изобретению;нафиг,2 - диаграмма его работы.РЭОП включает в себя фотокатод 1;щелевой ускоряющий электрод 2 со щельюшириной и, дополнительную пару отклоняющих пластин 3, фокусирующий электрод 4,анод 5, систему развертки изображения 6,люминесцентный экран 7. Цифрами 8, 9,10 обозначены соответственно присоединительный вакуумный фланец, источник 20рентгеновского излучения и вакуумная камера.Устройство. работает следующим образом.В статическом режиме рентгеновские 25лучи от источника 9 (показанные на фиг.1пунктирными линиями), находящегося в вакуумной камере 10, вызывают эмиссиюэлектронов из фотокатода 1, выполненногоиз Ац, СзЛ или любого другого материала, З 0чувствительного к рентгеновскому излучению. Между фотокатодом 1 и ускоряющимэлектродом 2, расположенными по углам у,приложено ускоряющее. напряжение, обеспечивающее напряженность ускоряющего З 5поля в районе щели порядка нескольких киловольт на миллиметр, Из фиг.1 видно, чтопри самой грубой установке рентгеновскогоисточника рентгеновские лучи попадают навсю поверхность фотокатода, однако сквозь 40щелевую ускоряющую диафрагму пройдеттолько пучок шириной Ь. В отличие от прототипа не будет увеличения поперечногоразмера этого пучка из-за дифракции и переноса изображения в другую плоскость, "5т.е. техническое временное разрешениеулучшиться по сравнению с прототипом. Яркость изображения возрастет, так как ширина щели в ускоряющем электроде 2,которую можно выбрать равной 50-100 50мкм в зависимости от требуемого временного разрешения, больше ширины щели в камере-обскуре,Покажем, что.после прохождения ускоряющего промежутка электронный пучок, 55прошедший в щель ускоря 1 ощего электрода2, окажется повернутым как. целое относительно оси РЭОП.Рассмотрим движение электронов в ус. коряющем промежутке между фотокатодомЕг= Еусозу=Одх Ол г - Ех = - Е узи у = - уВ у В Отсюда получаем уравнения движения электрона в рассматриваемом конденсаторе:е Ое х ее Одгфг=е гуВ уВ(е и гп - заряд и масса электрона). Для решения этих уравнений перейдем от координаты х к координате г = Во - х (фиг.2), отсчитываемой от силовой линии, проходящей через середину щели ускоряющего электрода 2, и используем малые параметры г, г1; - 1. Во Во(2) Первое неравенство выполняется в силу малой ширины щели (рассматриваются лишь электроны, которые пройдут через щель), а втрое - иэ-за малости угла у 10 н 1/6В нулевомприближении по малым параметрам (2 уравнения движения принимают вид Ч 2 " Ч гд, дЧ21 о21 о Во(3)Здесь введены обозначения:оу Во -длина дуги окружности, проходящей через середину щели, Чд - . Од - скорость е 2 е Фэлектрона при входе в щель. 1 и ускоряющем электродом 2, расположенными под углом у друг к другу, Поскольку ширина щели (50-100 мкм) мала по сравнению с ее расстоянием до фотокатода (1-2 мм), можно рассматривать движение электронов в конденсаторе, обкладки которого расположены под углом друг к другу; угол у выберем порядка 10 о. В таком конденсаторе силовые линии являются дугами окружностей, так что проекции электрического поля равны Ея = О, Е р = Од/(у В), где В, рполярные координаты с началом в точке 0 пересечения плоскостей фотокатода и ускоряющей диафрагмы (фиг,2), Од - потенциал ускоряющей диафрагмы.Переходя к декартовым координатам х, г с началом в той же точке О, запишем проекции поля10 15 20 25 30 35 40 45 Поскольку нас интересует движение пучка как целого, при решении уравнений движения (3) не будем учитывать начальных скоростей электронов. Дважды интегрируя по времени первое уравнение, получаем: Отсюда время пролета электрона до ускоряющей диафрагмы тд = 210/Чд. Подставляя (4) во второе из уравнений (3) и интегрируя его по времени, получаем г =Ч 4д т . Подставляя сюда время про 24 О Йолета тд, находим поперечную(параллельную плоскости фотокатода) скорость электронаЧ 1 опри входе в щель: гд = - - . Поскольку3 Во1 О = у йо, то 1 д = Ч/ Полная скорость3электрона при этом равна Чд, так что вектор его скорости повернут на угол у /3 по отношению к нормали и катоду, т.е, на угол 2/3 у к оси РЭОП.Все сказанное относится к каждому электрону пучка,так что на угол 2/3 у к оси РЗОП повернет весь пучок после прохождения ускоряющей щелевой диафрагмы 2. Чтобы направить пучок по оси РЭОП необходима дополнительная отклоняющая система 3.Из-за конечной толщины б ускоряющей диафрагмы 2 внутри щели электроны сместятся на расстояние 2/3 у б: чтобы электроны не сели,на стенки щели, ее ширина должна быть увеличена на это расстояние по сравнению с,"эффективной" шириной, выбранной из соображений светосилы и технического временного разрешения. Зто только упростит технологию изготовления ускоряющей диафрагмы.Например, при угле у" 10 поворот луча относительно оси РЗОП составит примерно 6, 7, Если толщина диафрагмы 2 равна 300 мкм, то ширина щели. должна примерно на 35 мкм превышать ее эффективное значение, Если последнее выбрано равным 50- 100 мкм, то ширина щели должна составлять 85-135 мкм,Можно проверить, не вносит ли поворот фотокатода относительно ускоряющей диафрагмы дополнительного разброса времен пролета электронов. Для этого надо решить уравнения движения (1) в следующем (линейном) приближении по малым параметрам (2) и учесть при этом продольную и поперечную начальные скорости электрона. Вычисления, которыемы для краткости опускаем, показывают, что поворот фотокатода не вносит дополнительных временных аберраций, т.е. не ухудшает физическое временное разрешение РЭОП.Таким образом, данное техническое решение позволяет устранить существенные неудобства, возникающие при эксплуатации РЭОП с массивным фотокатодом, и при этом улучшить его техническое воеменное разрешение и сохранить физическое, т.е. в целом улучшить временное разрешение РЭОП, в также увеличить его светосилу. Формула изобретения Рентгеновский электронно-оптический преобразователь, содержащий последовательно расположенные массивный фотокатод, ускоряющий электрод, электростатическую фокусирующую систему, систему развертки изобретения, люминесцентный экран, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что с целью улучшения эксплуатационных возможностей при улучшении временного разрешения и повышении яркости изображения, массивный фотокатод расположен под углом к продольной оси рентгеновского злектронно-оптического преобразователя, ускоряющий электрод выполнен в виде щелевой диафрагмы, за которой по ходу электронного луча расположена дополнительная пара электростатических отклоняющих пластин, при этом щель в ускоряющем электроде параллельна плоскости фотокатода.1829062Составитель Г.Фельдманедактор Т.Иванова Техред М.Моргентал Корректор М.Петрова Заказ 2477 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10