Файл: Петренко А.И. Масштабно-временные преобразователи импульсных сигналов.pdf

мишень. При Uм > UНОл. за счет образования тормозящего поля между коллектором и мишенью, коллекторный ток резко падает и зависимость о = / (t/M) определяется ходом кривой А BCD (рис. 10).

В большинстве трубок памяти, как указывалось в гл. I, мишень образована пленкой диэлектрика, нанесенной на мелкоструктурную металлическую сетку или пластинку — сигнальную пластину. При электронной бомбардировке вследствие попадания или отбора зарядов отдельные участ­ ки поверхности диэлектрика приобретают некоторый по­ тенциал, зависящий от потенциала сигнальной пластины

ис.п. Полагаем, что потенциалы поверхности диэлектрика

исигнальной пластины перед облучением одинаковы (Uс.п = Uм), т. е. элементарные конденсаторы разряжены.

Из рис. 10 видно, что можно выделить три типичных режима работы мишени в трубке памяти.

1.Режим А, соответствуют- й участку AB, для кото­

рого

Действующий коэффициент вторичной эмиссии а < 1, и электроны, попадая на участки поверхности диэлектрика, понижают их потенциал до равновесного,соответствующе­ го потенциалу катода £/р = UK, при котором первичные электроны больше не попадут на мишень.

2. Режим В, соответствующий участку BCD, для ко­ торого

Величина коэффициента а зависит от соотношения меж­ ду начальным потенциалом мишени (7Ми потенциалом кол­

лектора f/цол-

При UKо„ » и ы (режим Б-1) действующий коэффициент вторичной эмиссии а > 1, и потенциалы участков поверх­

42

ности диэлектрика за счет потери электронов повышаются до равновесного значения Up, несколько большего потен­ циала коллектора Up = £7К0Л + U' (гл. III).

■ При и пол £/м (режим Б-2) коэффициент вторичной эмиссии o ^ l , и потенциалы участков поверхности ди­ электрика, приобретающих электроны, понижаются.

В процессе снижения потенциала мишени достигается значение о = 1 (точка D), соответствующее равновесному

< f/M<U KP2 (режим В-1), действующий коэффициент вто­ ричной эмиссии а > 1, и потенциалы облученных участков поверхности диэлектрика повышаются. При Ua > Uкол (режим В-2) коэффициент c r ^ 1, и соответствующие по­ тенциалы участков мишени понижаются. В обоих случаях потенциалы смещаются к равновесному значению Up, сов­ падающему со значением UKp2, а не с потенциалом коллек­ тора Uкол-

Если первоначальный потенциал мишени отрицателен по отношению к катоду Uu < 0, потенциалы ее участков могут повышаться лишь под действием положительных ионов. Наоборот, при достаточно больших ускоряющих напряжениях в режиме В-2 (С/м = 6 -f- 10 кв) электроны первичного пучка взаимодействуют с материалом мишени, изменяя ее проводимость в точках облучения (электронно­ возбужденная проводимость).

Направления смещения потенциалов участков мишени в режимах А и Б указаны стрелками внизу рис. 10.

43

На рпс. 11 приведена кривая равновесных потенциалов мшпенн Uv в различных режимах работы. Стрелками пока-

Рис. И . Кривая равновесных потенциалов мишени.

заны направления смещения потенциала мишени от любого исходного значения Uu. Нол, отсчитанного относительно потенциала коллектора.

2 . МЕТОДЫ ЗАП И СЧИТЫВАНИЯ

ПОТЕНЦИАЛЬНОГО РЕЛЬЕФА

Перед записью производится подготовка мишени, в процессе которой потенциалы всех ее элементов приво­ дятся к одинаковому значению, равному или близкому к равновесному. При записи потенциалы элементов мишени изменяются в соответствии с мгновенными значениями входного сигнала. Записывающий луч перемещается по

44

поверхности мишени за время, равное длительности сигна­ лов, подлежащих записи, а электрический режим мишени отклоняется от равновесного. При этом возможны следую­ щие способы нарушения исходного равновесного режима, обусловливающие различные методы записи:

1.Изменение величины равновесного потенциала, ко­ торое может быть выполнено модуляцией ускоряющего напряжения UMв режимах А и В или модуляцией потен­ циала коллектора £/ІІОЛв режиме В.

2.Изменение исходного потенциала мишени при пос­ тоянном равновесном значении ее потенциала, что выпол­ няется изменением потенциала сигнальной пластины Uc.n

врежиме Б.

3.Изменение заряда, получаемого в режиме Б элемен­ том мишени при однократном воздействии пучка, что до­ стигается модуляцией тока записывающего пучка пли времени пребывания его на элементе мишени.

Метод записи, как и конструктивное выполнение ми­ шени, зависит от типа трубки и ее назначения. В трубках для преобразования электрических сигналов в световые обычно применяется проницаемый потенциалоностель, прозрачный для электронов, в трубках для преобразования электрических сигиалов в электрические — непрозрачная, сплошная диэлектрическая мишень пли также проницае­ мый потенциалоноситель.

Втрубках первого типа используется дополнительный воспроизводящий (фиксирующий) пучок электронов, ко­ торый, пролетая через проницаемый потенциалоносптель, модулируется по интенсивности и форме в соответствии с записанным зарядным рельефом и проектируется на люминесцпрующий экран. Различают полутоновую и бистабиль­ ную запись зарядного рельефа на проницаемом потенциалоносителе [12]. Прп полутоновой записи глубина заряд­ ного рельефа линейно изменяется в функции от входного

45

сигнала (модуляция рельефа ио глубине, гл. I). При бистабильной записи отдельные элементы мишени под воз­ действием фиксирующего пучка принимают только два возможных значения потенциала коллектора или катода в зависимости от того, является исходный режим элемен­ тов мишени Б или А.

Полутоновая запись может быть равновесной и нерав­ новесной [39]. В первом случае однократным воздействием записывающего луча на элемент мишени, выведенной из равновесного режима, достигается новое равновесное зна­ чение потенциала элемента либо восстанавливается ис­ ходный потенциал, равный равновесному. Для равновес­ ной записи входной сигнал подается иа катод, коллектор или сигнальную пластину трубки, при этом обеспечивается высокая линейность передачи полутонов. При неравновес­ ной записи равновесное значение потенциала элемента не достигается вследствие недостаточно большого тока луча пли времени его пребывания на элементе мишени. Нерав­ новесная запись осуществляется подачей входного сигнала на модулятор трубки [39].

Втрубках для преобразования электрических сигналов

вэлектрические дополнительный воспроизводящий пучок электронов отсутствует; запись, считывание и стирание зарядного рельефа производятся либо разными, либо од­ ним и тем же пучком. Запись, проводимая одним из пере­ численных выше методов, может быть по характеру восста­ новления потенциалов элементов мишени равновесной или неравновесной, а по способу записи — с модуляцией рельефа по глубине или форме — полутоновой или биста­ бильной.

Основные методы считывания зарядного рельефа — перезарядное считывание и считывание сеточным управле­

нием — описывались в гл. I. Следует отметить, что переза­ рядное считывание в зависимости от величины тока пучка

46

может быть равновесным и неравновесным. В последнем случае смещение потенциала элемента к равновесному значению может быть достигнуто лишь в течение ряда по­ следовательных коммутаций. Выходной сигнал может сниматься в цепи сигнальной пластины, в цепи коллектора пли одновременно в двух этих цепях.

3.ИНФОРМАЦИОННАЯ ЕМКОСТЬ

ИШИРОКОПОЛОСНОСТЬ ТРУБКИ

СНАКОПЛЕНИЕМ ЗАРЯДОВ

Кважнейшим параметрам трубки с накоплением заря­ дов, определяющим ее выбор при построении масштабно­ временного преобразователя, относят информационную емкость / т и широкополосность. Величиной / т опреде­ ляется количество информации, отбираемое из входного сигнала для дальнейшей обработки. Широкополосность характеризует максимальную ширину спектра входного сигнала, который может быть зафиксирован на мишени трубки и обработан в устройстве.

При записи с модуляцией зарядного рельефа по форме

где Ny, Nx — число уровней квантования вдоль осей у ш х соответственно,

Гм, Х м— стороны прямоугольника, ограничивающего ра­ бочую площадь мишени;

Ау, Ах — соответствующие значения интервалов дискрет­ ности, определяемые разрешающей способностью трубки.

47

Интервалы дискретности Дх, Ду связаны с размерами сечения пучка, деформацией формы которого в дальнейшем анализе для упрощения выкладок пренебрегаем.

Масштабно-временное преобразование выполняется без

Условие (21) с учетом (1) ограничивает выбор интервала дискретности At при обработке входного сигнала величиной

где Хгор — скорость горизонтальной развертки при записи. Эта скорость определяется длительностью вход­ ного сигнала твх н размером Х м рабочей части мишенп или экрана:

—коэффициент, учитывающий использование мишени в

Паспортным параметром трубки является максимальная скорость перемещения луча при записи ѵв, которая связана с i7rop следующим образом: ѵ3 имеет вертикальную г;вер и горизонтальную г>ГОр составляющие, которые определяются напряжениями сигнала и развертки соответственно. Пре­ дельное соотношение между г;вер и г;гор определяется тем фактом, что горизонтальному смещению пятна Ат за интер­ вал дискретности At может соответствовать смещение в вертикальном направлении

Y c = b (Ny 1) Ау,

где Ъ — коэффициент использования мишени в паправле-

48

или у (Ь 1). Счптая, что Ау = ’Ат, и разделив Y c на At. получаем

г’з = bNyVr0р.

На основании этого выражения и формулы (23) дли­ тельность входного сигнала

я,Г„

Твх = V из 1 Ш '->-

Учитывая выражения (22) и (23), находим соотношение, с помощью которого при Да: = Ау по известным парамет­ рам трубки можно оценить ее шпрокополосность,

Следовательно, в соответствии с выражением (1) при заданной длительности сигнала твх следует выбирать труб­ ку, для которой

Скорость записи ѵа в формуле (28) определяется конст­ руктивными параметрами трубки и отношением сигнала к шуму Q в блоке обработки преобразованного сигнала, входящем в систему считывания. Величина q связана с