2.1 Устройство и принцип действия эоп

Электронно-оптический преобразователь — это вакуумный фотоэлектронный прибор, в котором происходит преобразование инфракрасного излучения в излучение видимого спектра, а также усиление яркости изображения. Прибор относится к классу «свет-свет».

ЭОП состоит из трех основных элементов:

• фотокатод;

• микроканальная пластина (от второго поколения и выше);

• люминесцентный экран.

Изображение предметов с помощью объектива проецируется на фотокатод. При облучении фотокатода электроны, эмитируемые за счет фотоэлектронной эмиссии, покидают его с различными скоростями. При этом плотность электронного потока будет пропорциональна энергии фотонов, падающих на фотокатод. Электронно-оптическая система, а во втором поколении и выше микроканальная пластина (МКП) создает поле, ускоряющее электроны и фокусирующее их, чтобы электроны, вышедшие с определенной точки фотокатода, пришли в соответствующую точку на люминесцентном экране с энергией, пропорциональной энергии падающего светового потока. Таким образом, интенсивность свечения экрана в точке пропорциональна плотности светового потока, падающего на фотокатод. [1]

Также в ЭОП происходит усиление яркости изображения. Это происходит из-за того, что электроны, проходя электронно-оптическую систему или МКП, ускоряются. Энергии, полученной от электронного поля, достаточно, чтобы возбудить свечение люминофора.

2.2 Обзор поколений эоп

В 1934г. в исследовательском центре фирмы «Филипс» Холстом был разработан первый ЭОП. Это было два стакана с плоским дном, на первый был нанесен фотокатод, а на второй — люминофор. Напряжение между ними достигало 4 кВ, создавало электростатическое поле, которое и обеспечивало прямой перенос с фотокатода на люминофор. В этом поколении ЭОП использовался серебряно-кислородно-цезиевый фотокатод S1. Это фотокатод позволяет работать в диапазоне λ>1,1 мкм, его рабочий максимум 800 нм, на этой длине волны квантовый выход 0.3…0.7 %, а коротковолновый - 350 нм. У него низкая световая чувствительность — 30…40 мкА/лм. У него есть несколько недостатков. Во-первых, у него высокий уровень термоэмиссии, ограничивающий пороговую чувствительность. Во-вторых, чувствительность таких фотокатодов сравнительно быстро падает, иногда это возможно восстановить прогревом прибора. В-третьих, он обладает высоким уровнем шума, для этого его необходимо охлаждать до температуры минус 40 °С.

2.2.1 Нулевое поколение

В середине 30х годов прямой перенос, который использовался для переноса изображения в стакане Холста, был заменен на фокусировку электростатическим полем. В них уже использовался многощелочной фотокатод S20 различных модификаций. Существуют двухщелочные фотокатоды(Sb-K-Na, Sb-K-Cs, Sb-Rb-Cs), а также трехщелочные (Sb-K-Na-Cs). У двухщелочных фотокатодов чувствительность выше в синей области спектра, низкий уровень термоэмиссии. Sb-K-Cs обладает высоким удельным сопротивлением, для увеличения чувствительности производится сенсибилизация. Сенсибилизация, или окисление, довольно эффективная мера для увеличения чувствительности (квантового выхода) для фотокатодов, обладающих невысокой чувствительностью. Также это позволяет сдвинуть красную границу до 780 нм. Соединение Sb-K-Na обладает термостойкостью, т.е. он может работать в диапазоне температур до 200 °С, в то время, как диапазон рабочих температур других фотокатодов не превышает 70 °С. Однако самой высокой чувствительностью из всех мультищелочных фотокатодов обладает трехщелочной фотокатод Sb-K-Na-Cs.

В России самым распространенным ЭОП нулевого поколения является ЭОП В-8. Для него напряжение питания составляет 20 кВ, а интегральная чувствительность фотокатода 200 мкА/лм. Усиление светового потока составляет 120 раз.

Это поколение ЭОП также обладает таким недостатком, как неравномерность разрешающей способности: по краям она гораздо меньше, чем в центре. Это объясняется тем, что фотокатод и экран плоские, а электронное изображение — криволинейное. Для устранения такого недостатка фотокатод и экран стали делать сферической формы, что усложнило конструкцию объективов.

ЭОП нулевого поколения использовался только в активном режиме, с подсветкой наблюдаемого изображения ИК-прожектором. Расстояние между фотокатодом и люминофором было достаточно велико, поэтому происходил разлет фотоэлектронов, изображение получалось нечетким и нерезким.

В годы Второй Мировой войны их было выпущено несколько тысяч английской фирмой «EMI». Они использовались для перископических очков, однако они были громоздкие и тяжелые.