Времяанализирующий эоп пв-001а [2, 9]
При создании времяанализирующих ЭОП с временным разрешением лучше 10-11с необходимо учитывать довольно большой разброс начальных скоростей фотоэлектронов, одновременно выходящих с поверхности входного фотокатода, что существенно влияет на дисперсию фотоэлектронов, дошедших до люминофора выходного экрана. Так, для серебряно-кислородно-цезиевого фотокатода этот разброс начальных скоростей обусловлен энергиями, лежащими в пределах 0 – 2,5 эВ, а для сурьмяно-цезиевых и многощелочных фотокатодов 0 – 3,5 эВ. С увеличением длины волны падающего на фотокатод монохроматического оптического излучения разброс начальных скоростей фотоэлектронов уменьшается, хотя и остается относительно большим.
Влияние разброса начальных скоростей фотоэлектронов, выходящих с поверхности входного фотокатода, на временное разрешение времяанализирующего ЭОП можно существенно уменьшить, повышая напряженность электрического поля вблизи поверхности фотокатода. Принципиально существует возможность увеличить напряженность электрического поля вблизи поверхности фотокатода на два-три порядка, т.е. до 5·104– 5·105В·см-1. При большей напряженности поля с фотокатода, и в первую очередь с его неровностей, возникает автоэлектронная эмиссия.
Для повышения напряженности электрического поля у поверхности входного фотокатода во времяанализирующий электронно-оптический преобразователь вводится мелкоструктурная сетка с высоким коэффициентом прозрачности, располагаемая непосредственно перед фотокатодом на небольшом расстоянии от него. На эту сетку по отношению к фотокатоду подается положительный потенциал от источника высокого напряжения.
На рис. 4 приведена схема времяанализирующего ЭОП типа ПВ-001 с электростатической фокусировкой электронного изображения, переносимого из плоскости фотокатода в плоскость люминофора выходного экрана. На небольшом расстоянии от фотокатода расположена мелкоструктурная сетка, позволяющая создавать у его поверхности высокую напряженность электрического поля. В преобразователе использована электронно-оптическая система, состоящая из фотокатода 1, плоской мелкоструктурной сетки, смонтированной на первом цилиндрическом электроде 2, подфокусирующего электрода 3 и анода 4.
Конструкция преобразователя предусматривает возможность формирования фотокатода 1 в отдельном вакуумном объеме с последующим переносом его в металлостеклянную оболочку 15 преобразователя. В этом случае отпайка ЭОП от вакуумной установки осуществляется холодным “перекусом” медного штенгеля. Обработка фотокатода в отдельном объеме резко увеличивает электрическую прочность времяанализирующего ЭОП.
Рис. 4. Схема времяанализирующего ЭОП с электростатической фокусировкой и ускоряющей мелкоструктурной сеткой перед фотокатодом
Для запирания и отпирания фотоэлектронного изображения во времяанализирующем ЭОП используется широкополосный электронный затвор, состоящий из двух пар пластин – отклоняющей 5 и компенсирующей 6, и щелевые диафрагмы 11 – 14; диафрагма 14 расположена в районе кроссовера.
Одна пара пластин служит для отклонения электронного луча в плоскости люминофора выходного экрана, другая пара 6 – для компенсации этого отклонения. В результате при открытии электронного затвора изображение в плоскости люминофора выходного экрана вспыхивает и остается неподвижным, пока электронный затвор открыт, а затем тухнет, оставаясь неподвижным при закрытии затвора. Преимуществом такого затвора является то, что в процессе запирания электронного луча пространственное разрешение и контраст кадра изображения в плоскости люминофора выходного экрана не меняются и, следовательно, не требуется крутых фронтов у запирающих и отпирающих импульсов. Однако это условие справедливо только в случае равенства динамической чувствительности отклоняющих 5 и компенсирующих 6 пластин электронного затвора.
Отклоняющие пластины электронного затвора включены на двухпроводную линию 16 с распределенными параметрами, монтируемую вместе с пластинами затвора в вакуумном объеме ЭОП.
Согласование волнового сопротивления 17 (z) двухпроводной линии с включенной в середине линии емкостной нагрузкой обеспечивается точностью сборки при монтаже и схемными решениями, использующими переходы равного волнового сопротивления с двухпроводной линии из круглых проводников на двухпроводную линию из ленточных проводников, которые являются отклоняющими пластинами электронного затвора.
Для отклонения фотоэлектронного изображения по осям хиуиспользуются широкополосные симметричные проходные системы коаксиального типа с волновым сопротивлением 75 Ом, центральные стержни которых в вакуумном объеме преобразователя являются обкладками отклоняющих пластин 7 и 8. Это обеспечивает возможность осуществления развертки во времени элемента изображения, сфокусированного в плоскости люминофора выходного экрана, со скоростью порядка двух скоростей света.
Для исключения потерь света, связанных с переносом оптического изображения из плоскости люминофора выходного экрана в плоскость фотопленки с помощью объектива, на выходе преобразователя ставится вакуумноплотный волоконно-оптический диск 10, на внутреннюю поверхность которого наносится люминофор 9. Наличие волоконно-оптического диска позволяет осуществлять контактное фотографирование непосредственно с экрана на фотопленку без потери пространственного разрешения и контраста путем простого прижима фотоэмульсии к поверхности волоконно-оптического диска, а кроме того, позволяет легко осуществлять контактное сочленение преобразователя с усилителем яркости изображения, который на входе также имеет вакуумноплотный волоконно-оптический диск с фотокатодом на внутренней поверхности. При этом используется принцип оптического контакта между люминофором 9 выходного экрана преобразователя и входным фотокатодом 1 усилителя яркости изображения для переноса и последующего усиления яркости изображения, сфокусированного в плоскости люминофора выходного экрана.