Устройство для электронно-оптической кадровой съемки

О Л И С А Н И Е940255ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиикСоциапистичесиинреспублик(23) ПриоритетОпубликовано 30.06. 82. бюллетень Рй 2 ЙДата опубликования описания 30.06.82.(51)М. Кл. Н 01 1 31/50 3 ЬвударстюеВ камитет Сфь.р вв аваи изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Московский институт радиотехники, электроники и автоматики(9 Ц УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКОЙКАДРОВОЙ СЬЕМКИ 1Изобретение относится к технике исследования быстрощклекающих процессов при электронно-оптической кадровой фотосъемке и может быть использовано, например, при исследовании излучения мишени в управляемом импульсном термоядерном синтезе, при лазерных исследованиях и т,д., где возникает необходимость кадровой съемки самосветящихся объектов.Известно устройство кадровой съемки на базе импульсного электрон" но-оптического преобразователя ПИМ, которое представляет собой электронно-оптический преобразователь (ЭОП), имеющий в районе кроссовера диафрагму с малым отверстием. Перед диафрагмой и после нее помещены передняя и задняя пара отклоняющих пластин. Передняя пара пластин вызывает дви жение кроссовера по диафрагме, экспонируется только тот момент, когда электронное пятно совпадает с отверстием. При работе только переднейпары пластин изображение двигается по экрану и смазывается, чтобы его остановить, используется вторая пара пластин, компенсирующая это движение (поэтому вся система получила название "компенсированный затвор"11 Недостатками известного технического решения являются трудность получения точной компенсации движения иэображения для высоких импульсных напряжений, что приводит к невозможности получения длительностиэкспозиции кадра короче 3-5 нс, и малый динамический диапазон.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для электронно- оптической кадровой съемки, содержащее основной прямоугольный фотокатод и анодную пленку со слоем люминофора на подложке,Устройство выполнено на бипланарном ЭОПе, между анодом и катодом которого прикладывается импульс напря40255 4тавливается из тонкого прозрачногожаростойкого материала, напримерслюды,Со стороны, которая обращена5 к основному .Фотокатоду 1, пленка покрывается слоем люминофора, а затемна нее наносится вакуумным напылением тонкий слой алюминия. Этот слой,во"первых, не пропускает свечения10 люминофора обратно к основному фотокатоду, во-вторых, обеспечиваетподачу напряжения к люминофору и,в"третьих, не пропускает медленныхФотоэлектронов. С другой стороны слю 15 ды напцляется тонкая проводящая пленка, после чего на ней в вакууме формируется фотокатод.Расстояние между Фотокатодом 1 ипленкой 2 определяется из условия,2 о чтобы пролетное время .6 было бы меньше времени экспозиции С,Устройство работает следующим образом.Если фотокатод анодной пленки 225 не освещен, то тока через промежутоКмежду частью пленки АС и аноднойсеткой 5 нет. Благодаря наличию высокоомного сопротивления 8 пленка 2имеет относительно Фотокатода 1 небольшой положительный потенциал,Фотоэлектронц, порожденные излучени 1ем на фотокатоде 1, слабо ускоряются полем и попадают на пленку 2,имея небольшую энергию. Электроны35небольшой энергии не могут пробитьалюминиевое покрытие и возбудитьлюминофор, поэтому на Фотокатодпленки 2 свет не попадает и тем самым фотоэлектроны пленкой не излучаются - затвор заперт.При освещении участка СА импуль -сом света между Фотокатодом 1 ипленкой 2 возникает импульс тока,и следовательно, в линии передачи,5 образованной ФОтокатодом 1 и пленкой 2, возникает импульс напряжения, которцй распространяется вдольлинии вправо и влево. Импульс, распространяющийся вправо, ускоряетфотоэлектроны и тем самым они смогут50возбудить люминофор - затвор открывается. Имеет место аналогия с Фотоаппаратом (импульс аналогичен бегущей прозрачной части шторки затвора) .И 1 Д; 55 3 9 жения длительностью 0,3 нс и амплитудой 15 кВ 2.Недостатки такого устройства за" ключаются в трудности получения широкополосного согласования из-за возникновения резонансов и трудности получения коротких высоковольтных импульсов, что связано с паразитными реактивными параметрами ламп, конецным временем срабатывания разрядников и т.д.Кроме того, в нем ограничен ди" намический диапазон из-за большого времени пролета в камере.Цель изобретения - уменьшение минималыного времени экспозиции и увеличение динамического диапазона.Укаэанная цель достигается тем, что в устройстве для электронно-оптической кадровой съемки, содержащем основной прямоугольный фотокатод и анодную пленку со слоем люминофора на подложке, на внешней по отношению к фотокатоду стороне подложки сформирован дополнительный фотокатод и параллельно его плоскости расположена сетка, имеющая ввод для соединения с положительным полюсом высоковольтного импульсного источника напряжения, а основной Фотокатод и подложка расположены параллельно с зазором величиной д , определенной из соотношения где Ю - заряд электрона,Ь 1 - масса электрона,О - амплитуда импульса напряжеМния на промежутке Фотокатоданодная пленка;Г " время экспозиции.На чертеже схематично показанопредлагаемое устройство,Устройство содержит основной прямоугольный Фотокатод 1, анодную пленку 2, нагрузочные сопротивления 3и 4, анодную сетку 5 сопротивление6, шунтирующую емкость 7, оптическуюсистему 8, высокоомное сопротивление 9. Кроме того, на схеме показаныграницы рабочего поля АВ и А В дополнительного поля устройства А С,зазор между основным фотокатодом ианодной пленкой д и зазор междудополнительным фотокатодом и аноднойсеткой д.Анодная пленка 2 выполнена какпленка люминофор-фотокатод и изгоВ случае если оконечное сопротивление 3 близко к волновому сопротивлению линйи, то импульс поглощается и экспозиция прекращается.5 9402Импульс, бегущий влево, доходит до оконечного сопротивления 4, и здесь возникают следующие случаи: оконечное сопротивление равно волно вому, импульс поглощается, оконец ное сопротивление меньше волнового, импульс отражается с изменением зна ка и тем самым усиливает запирающее действие затвора, оконечное сопротивление намного больше волнового, импульс отражается без изменения знака и экспозиция повторяется.Такой режим работы имеет смысл в том случае, если оба импульса практически сливаются, Возможен также режим, когда оба оконечных сопротивления больше волнового, тогда линия эквивалентна емкости и длительность экспозиции определяется постоянной времени образуоцейся КС-цепочки. 20 После прекращения экспозиции возбужденный люминофор пленки 2 хранит электронное изображение, постепенно высвечивает. Время высвечивания у современных люминофоров меняется в 25-7 -б широких пределах (от 10 -10 с до нескольких секунд).Необходимое значение времени послесвечения определяется требуемой частотой кадров. Само наличие после- зо свечения играет для работы схемы положительную роль, либо позволяет с помощью временной селекции электронной схемы избавиться от мгновенных фотоэлектронов, вызванных светом запускающего лазера. Поэтому из-за большого времени послесвечения ток фотокатода пленки 2 будет на несколь - ко порядков меньше, чем первицный ток Фотокатода 1, что приводит к мень-.4 в шей роли объемного заряда и тем самым увеличивает на несколько порядков динамический диапазон электронной оптики, расположенной после пленки 2.45Вследствие малого расстояния между фотокатодом 1 и пленкой 2 пролетные времена также малы, а динамический диапазон этого участка возрастает.50Вследствие импульсного режима работы отпадает ряд технических и конструктивных трудностей, имеющихся у 55 6бипланарных ЭОПов, которые связаны с механическими усилиями больших полей. В данном слуцае эти усилия кратковременны и более важна не механи" ческая жесткость и прочность конструкции, а инерция материала.Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известными имеет меньшую длительность экспозиции кадра до 50 нс) и болиаий (примерно а 10 раа) динамииеский диапазон.формула изобретенияУстройство для электронно-оптической кадровой съемки, содержащееосновной прямоугольный фотокатод ианодную пленку со слоем люминофорана подложке, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью уменьшения минимального времени экспозиции и увеличения динамического диапазона, навнешней по отношению к фотокатодустороне подложки сформирован допол"нительный фотокатод, а за ним в параллельной плоскости вне рабочего полярасположена сетка, имеющая ввод длясоединения с положительным полюсомвысоковольтного импульсного источника напряжения, а основной фотокатоди подложка расположены параллельнос зазором величиной д , определен"ной из соотношенияц ТЕ Ъ,где 6 - заряд электрона;ь - масса электрона,0 - амплитуда импульса напряже"ния на промежутке Фотокатод - анодная пленка,Т - время экспозиции,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ефимов В.И, и др. Электроннооптическая фотосъемка в физическомэксперименте. Новосибирск, "Наука",1978, с, 1312. Бутолов И.И. и др. Электроннооптические преобразователи и их применение в научных исследованиях.И., "Наука", 1978, с, 147 (прототип)..Безродная Техред К.Мыцьо Коррек Варош еда Зака 5ВНИИ нт , г, жгород, ул. роектная,лиа Тираж И Государственн о делам изобретМосква, ЖПодписноео комитета СССРий и открытийРаушская наб д. 4/5