Файл: Козелкин В.В. Основы инфракрасной техники учебник.pdf

облучения. Продолжительность процессов возбуждения и после­ свечения зависит от типа люминофора и может быть выбрана от нескольких микросекунд до нескольких часов.

3. Каскадные электронно-оптические преобразователи

Для увеличения чувствительности электронно-оптических пре­ образователей можно использовать такое последовательное сое­ динение двух пли нескольких ЭОПов, чтобы поток, излучаемый экраном первого ЭОПа, попадал на фотокатод второго и т. д. В этом случае второй и последующие ЭОПы служат для усиле­ ния яркости изображения. Коэффициент преобразования такой системы из нескольких ЭОПов может достигать десятков и сотен тысяч, что позволяет вести наблюдение при очень низких уров­ нях освещенности. Электронно-оптические приборы, состоящие из нескольких последовательно соединенных ЭОПов, получили наз­ вание каскадных, пли многокамерных электронно-оптических преобразователей.

Простейшая конструкция каскадного ЭОПа может быть вы­ полнена путем последовательного соединения однокамерных ЭОПов в одном вакуумном объеме так, чтобы экран камеры первого ЭОПа имел оптический контакт с фотокатодом камеры второго и т. д. (рис. 5.6, а). Недостатком такого плоского междукамерного соединения является искривление поверхности изо­ бражения при электростатической фокусировке и связанное с этим резкое падение разрешающей способности при удалении от центра к краю экрана. Этот недостаток можно исправить введе­ нием промежуточной оптической системы. Введение линзовых систем между фотокатодом и экраном (рис. 5.6, б) приводит к большим потерям света, увеличению веса и габаритов, поэтому промежуточные линзовые системы распространения не получили.

Равномерную разрешающую способность по всему полю зре­ ния можно получить, применяя междукамерное соединение с по­ мощью волоконных светопроводов определенной формы, компен­ сирующей расфокусировку на краю поля зрения. На рис. 5.6, в показано схематическое изображение трехкамерного ЭОПа, со­ стоящего из трех однокамерных ЭОПов (модулей) со стеклово­ локонными пластинами заданной формы на входе и на выходе. Волоконное междукамерное соединение позволяет получить рав­ номерное разрешение по всему полю зрения, уменьшить дисторсию изображения и увеличить рабочую поверхность фотокатода.

В каскадных ЭОПах обычно используются сурьмяно-цезие­ вые пли многощелочпые фотокатоды. Для получения больших коэффициентов усиления яркости необходимо согласовывать спектральную чувствительность промежуточных фотокатодов со спектром излучения промежуточных экранов.

147

где i'i — ток, падающий на экран каскада усиления; К — ток, идущий с фотокатода каскада усиления;

Кт — интегральная чувствительность второго фотокатода к излучению люминофора.

Рис. 5.6. Схемы каскадных электронно-оптических преоб­ разователей:

а —с плоским оптическим контактом между камерами; б—с про­ межуточной линзовой системой; в— с волоконным междукамерным соединением; /—'фотокатод; 2—экран; «У—волоконные эле­ менты

Коэффициент усиления по току одного каскада может быть в среднем равен 40—70 при ускоряющем напряжении 15 кВ.

Коэффициент преобразования каскадного преобразователя ра­

148

электрон, попадая в микроканал (см. рис. 5.8, б), ударяется о его внутреннюю стенку п выбивает из слоя диэлектрика вторич­ ные электроны. Эти электроны за счет воздействия ускоряюще­ го напряжения приобретают большую скорость (энергию) и, ударяясь о противоположную стенку канала, выбивают новые электроны. Происходит процесс усиления потока электронов по­ добно фотоэлектронному умножителю.

Рис. 5.8. Устройство канального электронно-оптического пре­ образователя (а) и разрез микроканала (б):

Дальнейший процесс получения изображения может осуще­ ствляться двумя способами:

1)в обычном однокамерном ЭОПе с помощью электронной фокусирующей системы;

2)непосредственным воздействием вылетающих из микрока­ налов электронов на люминофор экрана.

Разрешающая способность преобразователя определяется диаметром каналов — чем больше каналов в пластинке, тем больше светящихся точек будет на экране, следовательно, и чет­ че будет изображение.

На одном сантиметре длины канала получается до 20 каска­ дов вторичного усиления с общим усилением до 104—107. Коэф­ фициент усиления одного каскада около 40000. Таким образом, один однокамерный канальный преобразователь по усилению

150

I мм2. За мпшеныо находится электронная пушка 8; вокруг пуш­ ки симметрично размещен вторичноэлектронный умножитель 9, на выходе которого включен нагрузочный резистор Яп. Кроме то­ го, вдоль стенок трубки расположены второй 6 и третий 7 ци­ линдрические аноды. Снаружи трубки располагаются две пары катушек отклонения электронного луча 10 и фокусирующая ка­ тушка 11.

Передаваемый объект проектируется при помощи объектива на фотокатод. Здесь оптическое изображение преобразуется в электронное таким же образом, как и в ЭОПе, а затем электрон­ ное изображение переносится ускоряющим полем электрода 3 на лицевую поверхность мишени. Так как мишень очень тонкая, то на обратной ее стороне за счет электростатической индукции возникают электрические заряды, создающие потенциальный рельеф, соответствующий распределению освещенности по пере­ даваемому изображению. Вторичные электроны, выбиваемые с лицевой стороны мишени фотоэлектронами, улавливаются сеткой, которая препятствует осаждению вторичных электронов на по­ верхности мишени.

Пучок электронов, создаваемый электронной пушкой 8 под действием развертывающего поля электромагнитных катушек, просматривает последовательно по строчкам сверху донизу ты­ ловую сторону мишени. Когда электронный луч проходит по участкам мишени, имеющим положительный потенциал, часть электронов из пучка переходит на мишень, стирая потенциаль­ ный рельеф. Мишень отражает электронный луч в обратном на­ правлении; при этом отраженный пучок оказывается промодулированным потенциальным рельефом, т. е. ток отраженного пучка меняется в- зависимости от того, какое количество электронов ушло из пучка для нейтрализации данной точки потенциального рельефа мишени. Промодулпрованный электронный пучок под действием ускоряющего поля электродов 6, 7 возвращается и попадает на вторичноэлектронный умножитель 9, усиливающий ток пучка примерно в 1000 раз. Усиленный видеосигнал снима­ ется с нагрузочного резистора /?„.

Суперортикон обладает очень большой чувствительностью по сравнению с обычными передающими телевизионными трубками; его чувствительность приближается к порогу чувствительности человеческого глаза. С помощью суперортнкона можно полу­ чать удовлетворительное изображение объектов при освещенно­ сти всего 5—10 лк, т. е. освещенности свечи или спички. Недо­

100—150 мм, диаметр 15—25 мм) и гораздо проще по конструк­ ции. Устройство видикона показано на рис. 5.10. Чувствительным элементом видикона является полупроводниковая мишень, со­

152