Газоразрядный усилитель изображения

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧКСНИХ жспуьлин ®S Í 01 J 31/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A STQPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСВ Ву госуда ственный комитет

re ИаОЕЧГТИНИНИ И ОТИРЬГГИЯМ

flPH ГКНТ ССОР

1 (21) 3591391/21 (22) 17. 05.83 (46) 23.12.91. Бюл. h "7 (71) Иосковский инженерно-Физический институт (72) E.M,Ãóùèí, А.H.Ëåáåäåâ и С.В.Сомов (53) 621.38(088.8) (56) Бутелов M.M., Степанов Б.M.

Фанченко С.Д. Электронно-оптические преобразователи и их применение в на-, учных исследованиях.- М.: Наука, 1978, с. 111, 1I 22.

Авторс кое,свидетельство CCCP Г 230859 „кл. H 01 J 31/50, 1966 °

-(54}(57) 1. ГАРОРАЗРРДНЫР УСИЛИТЕЛЬ

ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащий стеклянную оболочку с нанесенным на входное окно

Изобретение относится к усилителям света (изображения), используемым преимущественно для наблюдения и фотографирования слабосветящихся объектов.

Известные усилители света - электронно-оптические преобразователи (ЭОП), предназначенные для наблюдения и фотографирования слабосветя-. щихся объектов, состоят из фотокато." да, экрана и фокусирующих электродов, размещенных в стеклянном, керамическом или металличеСКОм корпусе, и системы импульсного питания.

Недостатком ЭОП является сложность устройства, а также необходимость использования высокостабилизированных систем импульсного питания.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является газоразрядный усилитель изображения, со„ЯУ„„11 34041 A 1

2 фотокатодом, наполненную Инертным газой при атмосферном давлении и распо» ложенную между двумя светопропускающими электродами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расаирения диапазона спектральной чувствительности, в инертный газ введена добавка тетраметиламиноэтилена при давлении насыщенных паров, входное окно изготовлено из прозрачного в уяьтраФиолетовой области спектра материала, фотокатод выполнен мультищелочным.

2. Усилитель изображения по п.1, о т л и ч а ю щ и " с я тем, что входное окно изготовлено из LiF, а

Фотокатод — из Sb-Na-К-Сз.

I держащий стеклянную оболочку с на" несенным на входное окно Фотокатодом, наполненную инертным газом и расположенную между двумя полупрозрачными электродами, соединенными с источником импульсного напряжения.

На электроды подается высокое на" пряжение, а на Фотокатод проецируется изображение светящегося объекта .

В импульсном электрическом поле напряженностью 6-10 кВ/см Фотоэлектроны, вылетающие из Фотокатода, инициируют стримерный разряд внутри оболочки, локализованный около Фотокатода в месте образования изображения . Описанный усилитель изображения обладает чувствительностью, близкой к чувст" вительности фотоумножителей, и простотойй конст рук 4и и о

Недостатком этого усилителя изображения является ограниченный только

»34O41 видимой или только ультрафиолетовой частью спектра диапазон спектральной чувствительности, определяемый материалом Фотокатода. В настоящее время не существует фотокатодов, чувствительных как в видимой, так и в ультрафиолетовой области спектра. ,.Цель изобретения — расширение диапа1зона спектральной чувствительности у лителя изображения.

Указанная цель достигаеется тем.

Кроме того, входное окно может быть изготовлено из LiF, а Фотокатод — из Sb- Na-К-Cs.

На фиг. 1 изображен усилитель, общий вид на Фиг. " — зависимость квантового выхода Фотокатодов.

Устройство содержит стеклянную обо= лочку i,, которая наполнена инертным газом при атмосферном давлении. В инертный газ Добавлены пары тетраI метиламиноэтилена (ТМАЕ) „. представляюще:-о собой легкокипящую бесцветную инертную жидкость с давлением насыщенного пара при нормальных условиях 5 мм рт.ст. Пары ТИАЕ либо добавлены В: аз перед заполнением оболочки, либо они поступают в объем устройства из ампулы 2, припаянной непосредственно к оболочке 1. Йультищелочной Фотокатод 3 размещен внутри обОлОчки Вблизи ВХОДНОГО Окна 4, изготовленного из LiF, либо нанесен непосредственно на окно. Электроды

5 и 6 изготовлены из металлической сетки или стекла (электрод 5) и LiF (электрОд б) с прОВОдящим покрытием

Изображение объекта проецируется объективом (на фиг. 1 не показан) на фотокатод 3. При этом кванты света с длиной волны 26В 3 6 800 нм выбивают

S5 из фотокатода электроны, а кванты света с длиной волны : 238 нм проникают за Фотокатод и ионизируют молекулы TYIAE (молекулы ТИАЕ имеют потенциал ионизации I = 5,2 эВ и, следовател ьно могут ионизи рова т ься квантами света с длиной Волны 3 <238 нм). При этом образуются молекулярный ион и свободный электрон. При подаче на электроды 5 и 6 высоковольтного импульса электроны, выбитые из Фотокатода 3, и электроны, возникшие в ре" зультате фотоионизации молекул ТМАЕ, инициируют между электродом 5 и Фотокатодом 3 стримерный разояд. котооый можно наблюдать визуально или Фото графировать.

Квантовая эффективность описанно го устроиства в видимой области спек" тра определяется известной квантовой эффективностью мультищелочного фотокатода, а в ультрафиолетовой области спектра вычисляется из выражения

Е(9) = 1-ехрТ.-ï,8; (9) 11, (1) где & (9) - квантовая эффективность ;

n@ — концентрация молекул

ТИАЕ, см

b;(1) - сечение Фотоионизации

ТМАЕ, см

d — толщина чувствительного слоя газа вблизи внутренней поверхности фотоI

/ катода, см, Как следует из (1), максимальная квантовая эффективность устройства в ультрафиолетовой области спектра достигается при максимально во/змож" ных значениях концентрации TNAE u расс.тояния d. Максимальное значение .МЙЫ, 47 пО = 1,8 10 1/см соответствует давлению насыщенного пара TNAE npu нормальных условиях (5 мм рт.ст.), а максимальное значение d определяется из следующих соображений. С одной стороны, поскольку ионизация молекул ТМАЕ происходит на различных расстояниях от фотокатода, для совпадения границ стримерного разряда с границами проекции изображения объ" екта на Фотокатоде в пределах характерного для прототипа пространственного разрешения необходимо„ -чтобы

d c A.x(M+1) f, (2) где h x — пространственное разрешение усилителя изображения (в. прототипе Дх Ф1 мм);

И - коэффициент уменьшения (отношение размера наблюдаемого объекта к размеру 113404 проекции этого объекта на фотокатоде);

f — относительное .отверстие ..объектива.

Так как обычно Й Э1, f g,2, то d не должно превышать 2,5 мм. С другой стороны, для работы как предлагаемого устройства, так и прототипа в стримерном режиме необходимо, чтобы выполня- 10 лось условие а х, (3)

1 где d — расстояние от внутренней поверхности фотокатодд до прО тивоположной стенки устройства; х - длийа электронной лавины в момент перехода лавинь| в стример, определяемая из ус-20 лови и М х Я . 20;

М " коэффициент ударной ионизации °

8 противном случае лавина, образу- 25 вщаяся в импульсном электрическом поле „ не успевает развиться в стример, и визуализации иэображения не происходит. В инертных газах в стримерном режиме Ф.= 150-200 1/см, так что х 1- Зо

1,5 мм.

6

Таким образом, в описываемом устройстве расстоянИе 1 не должно превы шать d + х = 3,5 4 мм.

При этих условиях электроны иониэации ТМАЕ, образовавшиеся на расстоянии от фотокатода, не превышающем d, инициируют лавины, переходящие в стримеры. Электроны, образовавшиеся на расстоянии от фотокатода, превышающем

d, также инициируют лавины, но не пе-: реходящие в стримеры и не виэуализи- . рующие изображение. " С

Очевидно, что уменьшение и или d хотя и возможно, но нежелательно, так как согласно (1) приведет к снижению квантовой эффективности устройства в ультрафиолетовой области спектра.

Как видно иэ фиг.2, где представлена зависимость квантовой,446ктивности ТМАЕ, вычисленной по (1) для -

d = 1 им (d. 2-2,5 мм) и и п от длины волны, диапазон спектральной чувствительности описанного устройства составляет 105 » 800 нм с

"провалом" в области длин волн 230 В- с260 нм. Кроме того, в ультрафиоле-" .товой области спектра квантовая эф- . фективность оказывается в 5-50 раз больше, чем при использовании фотока тода СвХ.

1134041 l 13404 1

1ОО 20О МО

Я,й