ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.06.2024
Просмотров: 91
Скачиваний: 1
ского устройства, предложенного этими авторами, показан на рис. 72 и состоит в том, что луч света падает через наружную призму под углом 45° на плоское окно, на которое нанесен полупрозрачный фо токатод. Это приводит к следующим результатам.
Во-первых, свет, который при нормальном падении теряется вследствие отражения от границы окно — катод, в данном устройстве возвращается в фотокатод благодаря полному внутреннему отраже нию на границе окно — воздух. Во-вторых, свет, который при нор мальном падении теряется, проходя сквозь пленку фотокатода, так же возвращается в фотокатод благодаря полному внутреннему отра жению па границе катод — вакуум. В-третьих., при наклонном паде
Рис. 72. Устройство для уменьшения опти ческих потерь на отражение и пропускание [Л. 245].
нии света увеличивается длина светового пути внутри пленки фото катода при данной толщине пленки и, следовательно, увеличивается число фотонов, поглощенных в фотокатоде.
Как показано на рисунке, процессы полного внутреннего отраже ния на обеих границах могут повторяться многократно, в результате чего оптические потери на отражение и пропускание могут быть све дены к минимуму. Были проведены эксперименты с 5-20 фотокатода ми, и действительно была получена значительно более высокая чув ствительность, чем в случае падения света по нормали к окну. Полу ченный коэффициент усиления близок к двум в синей области спект
ра |
и превышает пять в красной области. Такого результата |
следова |
ло |
ожидать, поскольку в коротковолновой области, т. е. в |
области, |
где поглощение в фотокатоде велико, оптическое усиление связано только с уменьшением потерь на отражение. В то же время в длин новолновой области возникает дополнительное и много большее уси ление вследствие уменьшения потерь на пропускание. Следует отме тить, однако, что метод наклонного падения света можно использо вать только в случае хорошо сфокусированных световых лучей, на пример, в спектроскопии или при работе с лазерами.
11-2. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ИЗОБРАЖЕНИЯ |
||
Основная |
функция всех |
преобразователей изображения состоит |
в превращении |
оптического |
(видимого или невидимого) изображения |
в соответствующее «электронное изображение». Для этой цели опти ческое изображение фокусируется на фотокатод, в результате чего число фотоэлектронов, эмпттируемых в каждой точке фотокатода, прямо пропорционально числу падающих на эту точку фотонов. Практически это удобно выполнять только с применением полупроз рачного фотокатода, нанесенного на плоское окно прибора. Именно
так устроены все современные преобразователи изображения, что отличает их о г других ранее разработанных приборов, например иконоскопов.
Электронное изображение, эмиттнруемое фотокатодом, может быть использовано двумя способами. В электронно-оптических пре образователях электроны ускоряются к экрану, покрытому люмино фором, где формируется оптическое изображение, соответствующее первоначальному. В наиболее широко используемых телевизионных передающих трубках — ортикоиах — электроны фокусируются на ди электрическую мишень, где электронное изображение преобразуется в изображение, осуществляемое распределением заряда по мишени. Из-за вторичной эмиссии с мишени эти заряды положительны. Затем с помощью сканирующего электронного луча заряды на мишени ней трализуются. При этом процессе возникают электрические сигналы, которые затем передаются по проводам или по радио и преобра зуются в оптическое изображение в электронно-лучевой трубке при емника.
Хотя фотокатоды в электронно-оптических преобразователях и передающих телевизионных трубках используются для одних и тех же целен, различные применения этих приборов оправдывают раздель ное рассмотрение требований, предъявляемых к фотокатодам.
Электронно-оптические преобразователи. Электронно-оптические преобразователи используются не только для превращения инфра красного или ультрафиолетового изображения в видимое, но и для усиления яркости изображения. В последнем случае высокое поло жительное напряжение, приложенное к люминесцентному экрану, вызывает усиление яркости изображения вследствие того, что каж дый эмиттируемын катодом фотоэлектрон производит большое число фотонов на экране. Изменение длины волны излучения и усиление яркости могут сочетаться в одном приборе.
Усиление изображения может быть значительно увеличено ком бинацией электронно-оптического преобразователя с одним из выше упомянутых электронных умножителей. Такие комбинированные при боры (см. обзор [Л. 246]) были выполнены с электродами, обладаю щими вторичной эмиссией «на прострел» [Л. 247], и с канальными умножителями [Л. 248]. Наконец, большое усиление яркости было получено путем использования нескольких последовательно соеди ненных электронно-оптических преобразователей или монтажом не скольких последовательно расположенных комбинаций фотокатод — люминесцентный экран в одном приборе (каскадный усилитель изо бражения) . В обоих случаях, если должно быть достигнуто высокое разрешение, основной проблемой является оптический контакт в ка тоде. Экран и второй фотокатод должны или находиться в непосред ственной близости (этого можно достигнуть, например, путем нане сения их на две стороны тонкой слюдяной пластинки или стеклянной мембраны), или соединяться с помощью волоконной оптики.
Электронно-оптические преобразователи для инфракрасной обла сти спектра обычно изготавливаются с S-1 фотокатодом. Поскольку
чувствительность 5-1 |
фотокатода |
превышает |
чувствительность S-20 |
|
|
|
|
|
о |
фотокатода только в |
области длин |
волн больше 8 ООО А, последний |
||
имеет преимущество |
при работе |
в |
ближней |
инфракрасной области |
•
спектра между 7 ООО и 8 ООО А вследствие более высокого квантового выхода и значительно меньшей термоэлектронной эмиссии при ком натной температуре.
Выбор фотокатода Для обнаружения ультрафиолетового изобра жения определяется такими же соображениями, что и в случае фото умножителей (см. § 11-1).
Для усиления изображения в видимой области спектра наиболее часто используется 5-20 фотокатод вследствие его высокой эффектив ности во всей спектральной области. Для специальных применений! например для усиления слабого изображения на люминесцентном экране, излучающем .в основном синий свет, используют 5-11 фотока тод или двухщелочной K,2CsSb фотокатод, обладающий равной пли даже большей чувствительностью. В качестве примера можно при вести рентгеновский электронно-оптический преобразователь, служа щий для обнаружения слабого изображения в рентгеновских лучах, или второй и последующий каскады в каскадных электронно-оптиче ских преобразователях.
Передающие трубки. Наиболее важным применением передаю щих трубок (см., например, [Л. 249, 250]) является их использование в телевизионных камерах для передачи из студии или с места собы тий. В первое время в телевидении использовались только S-1 я S-11 фотокатоды, что приводило к искажению цветопередачи вследствие чрезмерного усиления инфракрасного излучения в первом случае и отсутствия чувствительности в красной области спектра во втором. Это ограничение в значительной степени было преодолено в резуль тате изобретения S-10 фотокатода, спектральная характеристика ко торого приближается к характеристике человеческого глаза. В ре зультате этого в течение многих лет S-10 фотокатод почти исключи тельно использовался в передающих трубках, например в ортиконах, и сыграл важную роль в развитии цветного телевидения. Недавно вместо 5-10 стал применяться окисленный двухщелочной фотокатод вследствие того, что он обладает панхроматической спектральной ха рактеристикой и более высоким квантовым выходом в синей области спектра, где чувствительность 5-10 фотокатода недостаточна.
Кроме телевидения, передающие трубки используются также в военной технике и в научных исследованиях, например в астроно мии. В этом случае важно использовать фотокатод с максимальным квантовым выходом, поскольку принципиальный предел обнаружения очень слабых световых сигналов определяется квантовым выходом фотокатода. Поэтому при таких исследованиях обычно используют фотокатод 5-20.
С п и с о к л и т е р а т у р ы 1
1'. Frohlich Н., Sack R. A. Proc. Phys. Soc. (London), 59, 30, 1947.
2.Somnier A. H., Spicer W. E. «Photoe!ectronic MateriaJs and Devices*, S. Lar.ach (Ed.), Van Nostrand, Princeton, N. Y., p. 175, 1965.
3.Spicer W. E. RCA Rev., 19, 555 (1958).
|
4. |
Sonnenberg H., Heffner H., Spicer W. E. Appl. Phys. Letters, |
5, |
95, |
1964. |
5.Imamura S., Shiga F., Kinoshita K., Suziki T. Phys. Rev., 166, 322, 1968.
6.Teich M. C, Schroeer J. M., Wolge C. J. Phys. Rev. Letters, 13, 61il, .1964.
7.Logothetis E. M., Harthman P. L. Phys. Rev. Letters, 18, 581,
1967.
8. |
Hopkins |
B. J., Riviere J. C. Brit. |
J. Appl. Phys., 15, 941, 1964. |
||
9. |
Apker L„ |
Taft |
E. Dickey J. |
Phys. Rev., 76, 270, 1949. |
|
10. Катрич |
Г. А., Сарбей О. Г.—ФТТ, 3, 1629, 1961. |
||||
11. |
Riviere |
J. С. Appl. Phys. Letters, 8, 172, 1966. |
|||
12. Wilson |
R. C. J. Appl. Phys. 37, 2261, 1966. |
||||
13. |
Suhrmann |
R., Wedler G., Dierk |
E. A. Z. Physik, 153, 96, 195». |
||
14. Jamison |
N. C, |
Cashman R. J. Phys. Rev., 50, 624, '1936. |
|||
15.Anderson P. A. Phys. Rev. 98, 1739, 1955.
16.Yu A. Y. C, Spicer W. E. Phys. Rev., 167, 674, 1968.
17.Boutry G., Evrard R., Richard J. C. Compt. rend., 258, 143,
1964.
18.Riviere J. C. Proc. Phys. Soc. London, В 70, 676, 1957.
09.Kohler P., Menzel E. Z. Naturforsch, 20A, Л223, 1965.
20.Roller D., Jordan W. H., Woodward C. S. Phys. Rev., 38, 396, 1931.
21.Van Laar J., Scheer J. J. Philips Res. Rept., 15, 1, 1960.
22.Zalm P., van Stratum A. J. A. Philips Tech. Rev., 27, 69, 1966.
23.Garron R., Testard D. Compt. rend., 253, T770, 1961.
24.Boutry G., Dormont H., Evrard R., Perrin R. Compt. rend., 261, 383, 1965.
25.Anderson P. A. Phys. Rev., 75, 1205, 1949.
26.Garron R. Compt. Rend., 258, 1458. 1964.
27.Maurer R. J. Phys. Rev., 57, 653, 1940.
28.Hopkins B. J., Ross K. J. Brit. J. Appl. Phys., 15, 89. 1964.
29. Oman R. M., Dillon J. A. Surface Science, 2, 227, 1964.
30.Anderson P. A. Phys. Rev., 102, 367, 1956.
31.Brady J. J. Phys. Rev., 41, 613, 1932.
32.Goetz A. Phys. Rev.. 33, 373, .1929.
33.Jaeckel R., Wagner B. Vacuum, 13, 509, 1963.
34.Riviere J. C. Proc. Phys. Soc. (London), 80, 124, 1962.
35.Rentschler H. C., Henry D. E. Trans. Electrochem. Soc, 87, 289, 1945.
36.Riviere J. C. Proc. Phys. Soc. (London), 80, 116, 1962.
37. |
Apker L., Taft |
E., Dicley J. Phys. Rev., 73, 46, 1948. |
38. |
Hopkins B. J., |
Render K. R. Brit. J. Appl. Phys., 17, 281, |
1966.
1 Литература, отмеченная звездочкой, добавлена переводчиком и редакто
ром.
39.Suhrmann R., Pietrzik J. Z. Phyzik, 122, 600, 1944.
40.Oatley C. W. Proc. Phys. Soc. (London). 51, 318, 1939.
41.Kingdom К. H., Langmuir 1. Phys. Rev., 21, 380, 381, 1923.
42.Taylor J. В., Langmuir I . Phys. Rev., 44, 423, 1933.
43.Mayer H. Ann. Physik, 33, 419, 1938.
44.Blott В. H., Hopkins B. J., Lee T. J. Surface Science, 4, 493,
1965.
45.Овчинников А. П., Царев Б. M.— ФТТ, 8, 1493. 1966.
46.Berglund С. N., Spicer W. E. Phys. Rev., 136, 1030A, 1044A,
1964.
47.Rump R. S., Gehman B. L. J. Appl. Phys., 36, 2352, 1965.
48.Овчинников А. П.— ФТТ, 9, 628 1967.
49.Hinteregger H. E., Watanabe K. J. Opt. Soc. Am., 43, 604,
1933.
50.Wainfan N., Walker W. C, Weissler G. L. J. Appl. Phys., 24,
1318, 1953.
51.Samson J. A. R. J. Opt. Soc. Am., 54, 6, 1964.
52.Hinteregger H. E. Phys. Rev., 96, 538, 1-954.
53.Wheaton J. E. G. J. Opt. Soc. Am., 54, 1287, 1964.
5-І. Weissler G. L.' «Pholoeleclric Emission from Solids» in «Handbuch dee Physik», Springer-Verlag, Berlin, v. 21, p. 341, 1956.
55.Sommer A. H. Rev. Sci. Instr., 28, 655, 1957.
56.Rudorff W., Schulze E. Z. Anorg. Allgem. Chem., 277, 156,
1954
57.Condes G. A. Rev. Sci Instr., 33, 287, 1962.
58.Lovell B. (Eidtor). «Electronics and their Application in In dustry and Research*., Pilot. London, p. 65, 1947.
59.Sommer A. H. Rev Sci. Instr., 32, 356, 1961.
60.Baumann F., Kessler J., Roesller W. J. Appl. Phvs , 38, 3398,
1967.
61.Sommer A. H. J. Appl. Phys., 37, 2789, 1966.
62.Spicer W. E., Kindig N. B. Solid State Comm., 2, ,13, 1964.
63.Honig R. E. RCA Rev., 18, 195, 1957.
64.Lotmar W. Helv. Phys. Acta, 18, 369. 1945.
€5. Pome M. J. Appl Phys., 26, 166, 1055.
66.Swaine J. W., Plumb R. C. J. Ap-pil. Phys., 33, 2378, 1962.
67.Hultgren R. et. al. «Selecled Values of Thermodynamic Properlies of Metals and Alloys*. Wiley, New York, p. 247, 1963.
68.Rosenblatt G. M. J. Appl. Phys., 38, 888, 1967.
69.Gorlich P. Z. Physik, 101 335, 1936.
70.Polkosky J. J. U . S. Patent, 2, 676, 282.
71.Sommer A. H. Nature, 148, 468, 1941.
72.Sommer A. H. Proc. Phys. Soc. (London), 55, 145, 1943.
|
73. Garfield B. R. G.Thumwood R. A., Brit. J. Appl. Phys., |
|
17, |
1005, |
1966. |
74.Hagino M., Takahashi T. J. Appl. Phys., 37, 3741, 1966. '
75.Simon R. E. Частное сообщение.
76.Sauerbrey G. Z. Physik, 155, 206, 1959.
77. Ramsey N. F. «Моїесиїаг Beams» Clarendon, Oxford, 1956.
78.McCarrol W. H. J. Appl. Phys., 32, 2051, 1961.
79.Dorn F. W., Klemm W. Z. Anorg. Allgem. Chem., 309, 189,
1961.
80.Jack К. H., Wachtel M . M . Proc. Roy. Soc. (London), A239, 46, 1957.
81.Kunze C. Ann. Physik, 6, 89, I960.
