Электронно-оптический преобразователь изображения

 

Изобретение может быть использовано при измерениях сверхкороткн.х светооптических процессов, в частности, в приборах измерения пикосекундных светоимпульсов, напри.мер лазерных, импульсов света флуоресценции и световых импульсов плазменного разряда. Цель изобретения - достижение высоких временных и одновременных разрешении деталей изооражения с высокой светочувствительностью и меньшими затратами за счет упрои ения конструкции . Для этого в электронно-оптическом преобразователе изображения с фотокатодом 2, анодом, затворо.м, отк.чоняюшим устройством 11, фокусируюпюй огггикой и экраном непосредственно после фотокатода устанавливаются анод 4 с анодной ц;елевой диафрагмой 3 таки.м образом, что анод одновременно является нротивоноложным электродом для запирающего электрода 7. При этом анод и запирающий э.чектрод расположены так, что они пропускают проходящий через щелевую диафрагму 10 пучок электронов. На чертеже также показаны электрод 1, вырезы 5 и 6, второй заннраюший электрод 8, э.чектрод 9, креплепия 12, полюсные наконечники 13 и напыленный металлический с.пой 14. 3 з.п. ф-.чы. 1 ил. (О (Л с оо о ю со ел о

„„SU„„1302350 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ад 4 Н 01 J 31/50 гг

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (89) 157985 D D (21) 777! 805/24-2! (22) 19.05.8! (31) 9/ РН 01 ) /222492 (32) 09.07.80 (33) DD (46) 07.04.87. Бюл. ¹ 13 (71) Лкадемия II3óê ГДР (DD) (72) Хартмут J1yv r и Карл-Вильгельм

Менх (DD) (53) 62! .385.832 (088.8) (54) ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРЛЗОВЛТЕЛЬ ИЗОБРЛЖЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано при измерениях сверхкоротких светооптических процессов, в частности, в приборах измерения пикосекундных светоимпульсов, например лазерных, импульсов света флуоресценции и световых импульсов плазменного разряда. Цель изобретения достижение высоких временных и одновременных разрешений деталей изображения с высокой светочувствительностью и меньшимй затратами за счет упрощения конструкции. Для этого в электронно-оптическом преобразователе изображения с фотокатодом 2, анодом, затвором, отклоняющим устройством 11, фокусирующей оптикой и экраном непосредственно после фотокатода устанавливаются анод 4 с анодной щслевой диафрагмой 3 таким образом, что анод одновременно является противоположным электродом для запирающего электрода 7.

При этом анод и запирающий электрод расположены так, что они пропускают проходящий через щелевую диафрагму 10 пучок элекгронов. На чертеже также показаны электрод 1, вырезы 5 и 6, второй запирающий электрод 8, электрод 9, крепления 12, полюсные наконечники 13 и напыленный металлический слой 14. 3 з.п, ф- ibl.

1 ил.

1302350

Изобретение относится к электроннооптическому преобразователю изображения, находящему применение при непосредственных измерениях сверхкоротких светооптических процессов, в частности, в приборах по измерению пикосекундных светоимпульсов, например сверхкоротких лазерных импульсов, импульсов света флуоресценции и световых импульсов плазменного разряда.

В электронно-оптическом преобразователе. полученное на фотокатоде изображение щели отображается на фосфоресцирующий экран, причем сохраняется временная развертка тем, что на отклоняющее устройство накладывается развертывающий сигнал (патент США № 3761614, кл. 178 †.2, опублик. 1973. На фосфоресцирующем экране трубки наблюдается в направлении оси развертки временная развертка плотности света или яркости в зависимости от свечения исследуемого люминесцирующего вещества. Вместо фосфоресцирующего экрана может применяться экран, состоящий из чувствтельной к быстрым электронам детекторной матрицы, который испускает электрические сигналы, пропорциональные яркости свечения исследуемого люминесцентного вещества.

В электронно-оптическом преобразователе непосредственно после фотокатода находится электрод, состоящий из тонкой металлической решетки, служащей для создания на фотокатоде больших напряженностей для того, чтобы уменьшить отклонения времени пробега фотоэлектронов и повысить временную разрешающую способность. После этого электрода следуют фокусирующие электроды, анод с анодной щелевой диафрагмой, затвор, отклоняющие электроды и фосфоресцирующий экран. Эта конструкция обладает недостатками относительно своих функций.

Ускоряющая решетка имеет тенденцию понижать разрешение трубки посредством появления линзового эффекта между соседними ячейками сетки, причем уменьшается чувствительность вследствие затенения проволочек решетки. Расстояние фокусирующего электрода до фотокатода существенно меньше, чем расстояние до экрана, так что увеличение изображения всегда велико. Соответственно большим должно быть расстояние между запирающими и отклоняющими электродами и для их питания требуются высокие напряжения. Обычные напряжения питания достигают примерно

1000 В. Тем самым понижается получаемое временное напряжение. Для устранения этого недостатка (патент Великобритании № 1516298, кл. Н1Д, опублик. 1975) увеличивается расстояние между ускоряющими электродами и вместе с тем понижается увеличение изображения. Для получения удовлетворительного расстояния от отклоняющего устройства до экрана приходится настолько сильно увеличить длину электрон5

SS но-оптического преобразователя, что он достигает неудобных практически размеров.

Кроме того, плоскость изображения искривлена и таким образом плоский экран электронно-лучевой трубки имеет небольшую область с достаточно четким изображением.

Известные фокусирующие электроды собирают фотоэлектроны от катода в области анодной диафрагмы на малую область и у анодной диафрагмы возникает пространственный заряд, следствием которого является потеря в разрешающей способности. Поэтому подобные электронно-лучевые трубки должны работать с небольшим усилением.

Затвор электронно-лучевой трубки служит для прерывания измерительного процесса и состоит из двух запирающих электродов, щелевой диафрагмы и двух компенсирующих электродов. Для прерывания измерительного процесса нужно посредством наложения электрического напряжения на запирающие электроды отклонить луч на сторону щелевой диафрагмы.

Эта отклоняющая процетуда в начальной фазе воспроизводится на экране и приводит к искажению измерительных результатов. С помощью одновременного наложения отклоняющего напряжения на компенсирующие электроды в противоположном направлении отодвигается первое отклонение электронного луча и при прерывании измерительного процесса фокус находится на одном и том же месте в плоскости изображения. Затвор изготавливается довольно сложно.

Цель изобретения — повышение чувствительности временной и пространственной разрешающей способности и упрощение конструкции.

С помощью электронно-оптического преобразователя изображения удается получать высококачественное изображение узкой щели фотокатода электронно-лучевым способом на экране без применения высоких напряжений питания для отклоняющего устройства и затвора, а также без электрической форсировки и без решетки с оттеняющими и дефокусирующими свойствами.

В электронно-оптическом преобразователе изображения для измерений быстрых светооптических процессов с фотокатодом, анодом, затвором, отклоняющим устройством, фокусирующей оптикой и экраном непосредственно после фотокатода устанавливается анод с анодной щелевой диафрагмой так, что одновременно анод является противоположным электродом для запирающего электрода, причем анод и запирающий электрод так расположены друг относительно друга, что они пропускают проходящий через анодную щелевую диафрагму пучок электронов и в направлении распространения луча присоединяются запирающая диафрагма, отклоняющее устройство, короткая магнитная линза и экран.

1302350

50

Формула изобретения

3

Электронно-оптический преобразователь изображения отличается тем, что расстояние между фотокатодом и анодом достигает нескольких миллиметров и ширина щели анодной щелевой диафрагмы составляет примерно 0,1 мм; запирающий электрод и противоположный электрод так расположены друг относительно друга, что расстояние между ними порядка 1 мм, расстояние отклоняющих пластин в направлении распространения луча увеличивается от примерно 1 мм до нескольких миллиметров и щель запирающей диафрагмы имеет ширину от нескольких десятых долей миллиметра до 1 мм. Короткой магнитной линзой может быть линза с полюсными наконечниками, помещенная непосредственно после отклоняющих электродов, причем расстояние от отклоняющих электродов до главной плоскости линзы превосходит примерно в 0,5 — 2 раза величину полуширины распределения индукции магнитного поля.

Стороны щели затворяющей диафрагмы могут быть расположены прямо у входа на отклоняющие электроды. В частности, анод и противоположный электрод могут быть единой деталью, имеющей вырезы, при этом поверхность выреза, расположенного напротив запирающего электрода, совместно с запирающим электродом находится симметрично к оси симметрии детали, к тому же второй запирающий электрод и электроды отклоняющей системы укреплены на детали посредством распорок из керамики или стекла. Вырезы на детали могут быть нанесены фрезой.

Экран для наблюдения за свечением исследуемого люминесцирующего вещества может быть полупроводниковой детекторной матрицей или фосфоресцирующим экраном.

На чертеже изображен электронно-оптический преобразователь изображения в дисперсионной сенсорной трубке с временным разрешением, разрез.

Показывается изображение в виде полосы высотой в несколько десятых миллиметра и шириной в несколько миллиметров через окошко íà Na-К-Cs Sb фотокатод, имеющий напряжение смещения около 10 кВ.

Напряжение смещения подводится через электрод 1. На расстоянии 5 мм после фотокатода находится анод 4 вместе с щелевой анодной диафрагмой 3. 1Целевая анодная диафрагма имеет ширину щели 0,1 мм.

Анод является деталью, содержащей нанесенные фрезой вырезы 5 и 6. Для запирающего электрода 7 возникает противоположный запирающий электрод 8. Запирающий электрод 7 укрепляется на изготовленной детали посредством распорок из стекла или керамики и через стеклянный привод (не показан) он получает напряжение питания.

Анод 4 и запирающий электрод 8 получают через электрод 9 напряженив смещения О В. Расстояние между электродами

8 и 7 достигает 1 4 мм. При подаче отклоняющего напряжения на запирающий электрод 7 примерно 100 В проходящий через анодную щелевую диафрагму 3 электронный луч отклоняется напротив нижней стороны запирающей щелевой диафрагмы 10.

Ширина щели достигает примерно 0,5 мм.

Обе стороны щелевой диафрагмы наносятся прямо на оба отклоняющих электрода 11.

Расстояние между отклоняющими пластинами увеличивается вдоль направления распространения луча от примерно 1 до 4 мм.

Отклоняющие пластины укрепляются посредством изготовленных из стекла или керамики распорок и распорных прищепок 12 на детали. Электрический привод к отклоняющему электроду 1! происходит через стеклянные приводы (не показан), причем требуется отклоняющее напряжение порядка

100 В. Внутри электронно-лучевой трубки находится напыленный металлический слой 14, через электрод 9 имеющий напряжение 0 В.

Отклоненный отклоняющими пластинами пучок электронного луча фокусируется расположенной непосредственно после отклоняющего устройства магнитной линзой с полюсными наконечниками 13 на чувствительную к электронам детекторную полупроводниковую матрицу 16 с подводящим электродом 15.

Детекторная матрица дает изображение временной развертки распределения интенсивности изображения полосы на фотокатоде 2. Таким образом, для включения и отклонения пучка электронного луча требуется напряжение, примерно на один порядок меньшее

Для ускорения электронов не требуется сетки с оттеняющими и дефокусирующими свойсгвами. Благодаря узкому проходу пучка электронного луча и большой напряженности на фотокатоде, становятся минимальными отклонения времени пробега фотоэлектронов. Магнитная линза с полюсными наконечниками обладает существенно менее искривленной плоскостью изображения, чем обычные электрические линзы, таким образом достигается большее разрешение и используются плоские экраны. Далее становится большой глубинная четкость, обусловленная малым раствором электронного луча.

Кроме того, желаемое усиление посредством позиционирования и соответствующего режима магнитной линзы регулируется после изготовления электронно-оптического преобразователя изображения.

l. Электронно-оптический преобразователь изображения для измерения быстропротекающих световых процессов, содержа1

5 щий соосно расположенные фотокатод, анод с анодной диафрагмой, затвор, включающий два запирающих электрода, расположенных симметрично относительно электронно-оптической оси, и запирающую щелевую диафрагму, отклоняющую и фокусирующую системы и экран, отличающийся, тем, что, с целью повышения чувствительности временной и пространственной разрешающей способности и упрощения конструкции, после фотокатода последовательно расположены анодная диафрагма, анод, два запирающих электрода, запирающая щелевая диафрагма, отклоняющая и фокусирующая системы, при этом анодная диафрагма выполнена щелевой, а фокусирующая система — в виде короткой магнитной линзы.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в качестве короткой

302350 магнитной линзы использована линза с полюсными наконечниками, расположенная на выходе отклоняющей системы, а расстояние между концом отклоняющей системы и главной плоскостью короткой магнитной лин5 зы составляет от 0,5 до 2 величин полуширины распределения индукции магнитного поля.

3. Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что запирающая щелевая ди1р афрагма состыкована с электродами отклоняющей системы.

4. Преобразователь по пп. 1 — 3, отличающийся тем, что анод и один из запирающих электродов выполнены в виде единой детали, на которой с помощью стеклянных или керамических распорок закреплены второй запирающий электрод и отклоняющая система.

Составитель Н. Григорьева

Редактор Г. Волкова Техред И. Верес Корректор Т. Колб

Заказ 952 52 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4