Времяанализирующий электронно-оптический преобразователь изображения

 

Изобретение относится к области электровакуумного приборостроения, сквязанного с разработкой и созданием электроннооптических (ЭО) устройств, предназначенных для регистрации и анализа быстропротекающих процессов. Может быть использовано при создании современных пикосекундных ЭО преобразователей, работающих в режиме сверхскоростной фотохронографии в качестве первичного детектора в составе ЭО камер, применяемых для фотографирования в оптическом диапазоне спектра разнообразных быстропротекающих процессов. Целью изобретения является повышение пространственного и временного разрешения при регистрации быстропротекающих процессов в оптическом диапазоне спектра с субпикосекундным временным разрешением. Для достижения этой цели полюсный наконечник магнитной линзы 7 снабжен сферической сеткой 6, изготовленной из магнитного материала , расположенной внутри колбы со стороны системы развертки 5 и обращенной к ней своей выпуклостью. На чертеже также показаны вакуумная оболочка 1, входное окно 2, полупрозрачный фотокатод 3, ускоряющий электрод 4, магнитопровод 8, сл полюсный наконечник 9 магнитопровода 8, микроканальная пластина 10, мишень 11, с волоконно-оптическая пластина 12. В устройстве достигается временное разрешение порядка 0,1 ПС. 1 ил. ND ND оо Oi

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н01 J31 50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3885439/24-21 (22) 17.04.85 (46) 23.11.86. Бюл. № 43 (72) Б. Е. Дашевский, Ю. В. Куликов, А. М. Мечетин, М. А. Монастырский, М. Я. Щелев и А. М. Прохоров (53) 621.387 (088.8) (56) Kinoshito К et al. Femtosecond

streak tube.— Proceedings of 16th Internatio па! congress on High Speed photography and

photonics, чо1. 491.— Strasburg, 1984.

Патент ГДР № 157985, кл. Н 01 J 31/50, 1982. (54) ВРЕМЯАНАЛИЗИРУЮЩИЙ ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИЗОБРАЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к области электровакуумного приборостроения, сквязанного с разработкой и созданием электроннооптических (ЭО) устройств, предназначенных для регистрации и анализа быстропротекающих процессов. Может быть использовано при создании современных пикосекундных ЭО преобразователей, работающих в реÄÄSUÄÄ 1272376 жиме сверхскоростной фотохронографии в качестве первичного детектора в составе ЭО камер, применяемых для фотографирования в оптическом диапазоне спектра разнообразных быстропротекающих процессов. Цепью изобретения является повышение пространственного и временного разрешения при регистрации быстропротекающих процессов в оптическом диапазоне спектра с субпикосекундным временным разрешением. Для достижения этой цели полюсный наконечник магнитной линзы 7 снабжен сферической сеткой 6, изготовленной из магнитного материала, расположенной внутри колбы со стороны системы развертки 5 и обращенной к ней своей выпуклостью. На чертеже также показаны вакуумная оболочка 1, входное окно 2, полупрозрачный фотокатод 3, ускоряющий электрод 4, магнитопровод 8, полюсный наконечник 9 магнитопровода 8, микроканальная пластина 10, мишень 11, волоконно-оптическая пластина 12. В устройстве достигается временное разрешение порядка 0,1 пс. 1 ил.!

272376

Изобретение относится к области электровакуумного приборостроения, связанного с разработкой и созданием электронно-оптических устройств, предназначенных для регистрации и анализа быстропротекающих процессов, и, в частности, к конструктивному выполнению пикосекундных и субпикосекундных электронно-оптических преобразователей (ЭОП) с линейной разверткой изображения, ограниченных узкой щелью.

Изобретение может быть использовано при создании современных пикосекундных

ЭОП, работающих в режиме сверхскоростной фотохронографии, и, в первую очередь, специализированных ЭОП, входящих в качестве первичного детектора в состав пикофемтосекундных электронно-оптических камер (ЭОК), применяемых для фотографирования в оптическом диапазоне спектра разнообразных быстропротекающих процессов.

Цель изобретения — повышение пространственного и временного разрешения при регистрации быстропротекающих процессов в оптическом диапазоне спектра с субпикосекундным временным разрешением.

На чертеже изображена схема преобразователя.

Устройство содержит вакуумную оболочку 1, внутри которой последовательно располагаются следующие элементы; прозрачное для оптического излучения входное окно

2, на внутренней поверхности которого, обращенной в вакуумный объем, нанесен полупрозрачный фотокатод 3. На близком расстоянии от фотокатода 3 установлен ускоряющий электрод 4, на торцовой поверхности которого, обращенной к фотокатоду

3, имеется отверстие в виде узкой прямоугольной щели. Вслед за ускоряющим электродом 4 установлена отклоняющая система 5 развертки. На близком расстоянии за отклоняющей системой в направлении прохождения электронного пучка установлена мелкоструктурная сферическая сетка 6, обращенная выпуклостью к системе 5 развертки.

Снаружи вакуумной оболочки 1 ЭОГ1, на выходе из пространства отклонения электронного пучка, располагается фокусирующая магнитная бронированная линза 7, магнитопровод 8 которой составляет единое целое с матриалом сферической сетки 6, подсоединенной к полюсному наконечнику 9 магнитопровода 8 со стороны системы 5 развертки. За сферической сеткой 6 по оси ЭОП установлена микроканальная пластина (МКП) 10 и регистрируюгцая электронное изображение мишень 11, например, в виде люминесцентного экрана, расположенного на волоконно-оптической пластине 12.

Во времяанализирующем ЭОП сферическая сетка находится под основным потенциалом пластин системы отклонения. Поскольку основной потенциал пластин системы развертки равен потенциалам ускоряющего электрода и мишени, сетка находится в экви5

10 !

48

55 потенциальном пространстве и, следовательно, никакого электростатического линзового действия на электронный пучок н оказывает. Данная сетка является составной частью магнитопровода бронированной магнитной линзы, на которую замыкается ее фокусирующее поле, тем самым устраняя вредное взаимодействие магнитного и отклоняющего полей между катушкой и системой развертки.

Сферическая сетка изготавливается из магнитомягкого материала и устанавливается на выходе электронного пучка из пространства отклонения выпуклостью к системе развертки. Приданием поверхности сетки необходимой кривизны добиваются коррекции дефокусировки электронного изображения в плоскости мишени в процессе скоростной развертки.

Времяанализирующий ЭОП с электромагнитной фокусировкой и электростатическим отклонением работает следующим образом.

Опти !еское изображение проецируется на фотокатод 3 через входное окно 2. Здесь оно преобразуется в электронное изображение, которое переносится электрическим полем ускоряющего электрода 4 через узкую прямоугольную щель в пространство между пластинами отклоняющей системы 5 развертки. Фокусировка развернутого отклоняющей системой 5 развертки электронного пучка осуществляется непосредственно после отклонения магнитным полем бронированной линзы 7.

Мелкоструктурная сферическая сетка 6 установлена после отклоняющей системы 5 развертки на близком расстоянии от выхода электронного пучка из пространства отклонения. Сетка изготавливается из магнитомягкого материала (пермалой, пермендюр и т. п.) и составляет единое целое с магнитопроводом 8 короткой бронированной фокусирующей линзы 7. Приданием поверхности сетки 6 необходимой кривизны добиваются коррекции дефокусировки электронного изображения в плоскости МКП. Коррекция дефокусировки происходит следующим образом.

Отклоненный электронной пучок внутри бронированной линзы 7 проходит ближе к источнику магнитного поля, чем центральный неотклоненный пучок. Поэтому электроннооптическое действие магнитного поля на отклоненный пучок оказывается сильнее, чем на центральный, что вызывает так называемую положительную кривизну электронного изображения. Установка мелкоструктурной сетки

6 в виде сферического сегмента на полюсном наконечнике 9 со стороны системы развертки 5 выпуклостью, обращенной к фотокатоду 3, позволяет центральному пучку большее время взаимодействовать с магнитным полем, чем отклоненному. При этом электронно-оптическое деиствие на отклоненный пучок поле магнитной линзы 7 оказывает меньшее, чем на центральный.

1272376

Фо рлдн ула изобретения

30

Составитель В. Александров

Техред И. Верее Корректор Л. Зпмокосов

Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Е. Папи

Заказ 6343 50

Подбирая радиус кривизны мелкоструктурной сетки 6 можно найти такой режим, когда электронно-оптическое действие поля магнитной линзы 7 на центральный пучок и отклоненный оказываются равными, что приводит к полной коррекции дефокусировки при отклонении. Это обстоятельство позволяет достичь малости диаметра кружка размытия электронного изображения по всей приемной поверхности мишени. Таким образом, пространственное разрешение по рабочему полю мишени (например, люминесцентному экрану) значительно увеличивается.

Временное разрешение, за которое развертка проходит путь, равный одному разрешающему пространственному элементу, также увеличивается, так как при постоянной скорости развертки оно тем выше, чем меньше диаметр кружка размытия электронного изображения от щелевого фотокатода в плоскости мишени.

Известно также, что для получения достаточного объема информации о регистрируемом быстропротекающем процессе в режиме линейной развертки необходимо, чтобы на приемной мишени укладывалось как минимум 500 диаметров кружков размытия.

Следовательно, чем меньше достижимый кружок размытия, тем меньший можно использовать диаметр приемной поверхности мишени. Это в свою очередь позволяет уменьшить величину амплитуды отклоняющих импульсов напряжения, подаваемых на пластины системы линейной развертки. Уменьшение амплитуды отклоняющих импульсов также косвенно способствует улучшению пространственного и, следовательно, временного разрешения, так как, принимая во внимание существующий разброс времени пролета электронами расстояния фотокатод — развертывающая система, диаметр кружка размытия в плоскости мишени, определяемый расстоянием между крайними электронами в пучке, пропорционален этой амплитуде.

Помимо устранения дефокусировки электронного пучка при развертке, сферическая сетка 6, изготовленная из магнитомягкого материала и являющаяся составной частью магнитопровода 8 бронированной линзы 7, 5 предотвращает проникновение MarHHTHoro поля в систему 5 развертки, тем самым не уменьшая собственной ее чувствительности к отклонению электронов. Последнее обстоятельство также ведет к снижению ампли1О туды отклоняющих импульсов напряжения на пластинах развертки.

Результаты теоретичесих расчетов и предварительных экспериментов дают основание полагать, что с помощью предлагаемого времяанализирующего ЭОП при напряженности электрического поля в пространстве фотокатод (ширина щели 15 мкм) — ускоряющий электрод, равном 10 кВ/мм, и скорости линейной развертки 10" мм/с, будет достигнуто временное разрешение 0,1 пс при максимальном кружке размытия от щелевого

20 фотокатода 30 мкм по всему рабочему полю мишени.

Времяанализирующий электронно-оптический преобразователь изображения, содержащий заключенные в вакуумную оболочку и последовательно расположенные фотокаод, ускоряющий электрод, систему развертки в виде отклоняющих пластин, мишень для регистрации изображения, а также фокусирующую систему в виде бронированной магнитной линзы, размещенной снаружи колбы за системой развертки, отличающийся тем, что, с целью повышения пространственного и временного разрешения, полюсный наконечник магнитной линзы снабжен сферической сеткой, расположенной внутри колбы со стороны системы развертки, обращенной к ней выпуклостью и выполненной из магнитомягкого материала.