Включение диссектора в телевизионный канал позволяет ви- зуалировать рассматриваемое изображение.

§ 5.4. Электронно-оптические преобразователи

Электровакуумное устройство на основе использования внеш­ него фотоэффекта, которое преобразует оптическое изображение, создаваемое на фотокатоде рентгеновскими, ультрафиолетовыми, видимыми или ИК-лучами, в промежуточное электронное, а за­ тем в видимое изображение на флуоресцирующем экране, назы­ вается э л е к т р о н н о - о п т и ч е с к и м п р е о б р а з о в а ­ т е л е м (ЭОП) [10, 57].

Конструктивно простейший ОП (рис. 5.5, а) состоит из стек­ лянного баллона 5, из которого откачан воздух. На одну стенку баллона нанесен полупрозрачный фотокатод 4, на противополож­ ную — флуоресцирующий экран 7. Между фотокатодом и экра­ ном приложено постоянное напряжение 10— 15 кВ. Объектив 2 строит на фотокатоде 4 невидимое (или видимое) изображение 3 рассматриваемого предмета 1. Под воздействием изображения возникает эмиссия фотоэлек­ тронов, число которых в любой точке пропорционально имеющейся там освещенно­ сти. В момент выхода из фо­ токатода фотоэлектроны вы­ летают по различным направ­ лениям, благодаря ускоряю­ щему электрическому полю

и направляются к экрану 7

вточку, лежащую против точки выхода. На экране 7 электронное изображение 6 f преобразуется в видимое благодаря флуоресценции экра­ на из-за бомбардировки фо­ тоэлектронами. С экрана изо­ бражение может передаваться

токртоде), так как электронные пучки фокусируются только за счет действия однородного плоского электростатического поля.

Разрешающая способность ЭОП составляет не более 5— 6 пар линий/мм, так как электрическое поле собирает все вылетевшие из сдной точки фотокатода фотоэлектроны не в точку на экране, а е некоторый кружок (кружок рассеяния) из-за различных на­ правлений начальных скоростей электронов. Диаметр кружка рассеяния определяет разрешающую способность ЭОП. Чтобы ее повысить, применяют фокусировку электронных пучков по­ средством электростатического или магнитного полей.

Наиболее распространены ЭОП с электростатической фокуси­ ровкой. На рис. 5.5, б представлена схема ЭОП с трехэлектродной электростатической фокусирующей системой со следующими параметрами: диаметр фотокатода 80 мм, длина 160 мм, напряже­

Изменяя потенциал третьего среднего электрода, можно изме­ нять разрешающую способность ЭОП в различных кольцевых зонах экрана за счет перефокусировки электронных пучков при настройке.

Фотокатоды ЭОП аналогичны ФЭ и ФЭУ, спектральные ха­ рактеристики которых приведены выше. В качестве флуоресци­ рующих экранов применяют различные мелкозернистые люмино­ форы: желто-зеленого свечения при работе с глазом, фиолетово­ синего — для фотографирования или для дальнейшей передачи с помощью фотоэлектронных приборов. Наиболее часто исполь­ зуют экраны типа ФС-1, ФС-5, ЖЗ-2, К-67, К-40, К-72 с временем послесвечения 10"в— 10"2 с.

Пленочные мелкозернистые слои специальных люминофоров могут обеспечить разрешение в несколько сотен линий на милли­ метр.

При оценке работы ЭОП кроме традиционных параметров и характеристик приемников на основе использования внешнего фотоэффекта (SH, S*,, Ф п и т. д.) и упомянутых ранее параметров фотокатодов и экранов (диаметра кружка рассеяния d0; разрешаю­ щей способности N9; электронно-оптического увеличения Гэ) используются следующие специальные параметры, присущие только ЭОП.

Я р к о с т ь т е м н о в о г о ф о н а — яркость свечения эк­ рана £ф при отсутствии освещения фотокатода. Яркость темно­ вого фона ограничивает пороговый поток, регистрируемый ЭОП. Причины существования — термоэлектронная и автоэлектронная эмиссии, токи утечки, токи положительных ионов, возникаю­ щие из-за наличия в ЭОП остатков газа. Чтобы наблюдать слабо освещенные объекты, необходимо уменьшить темновой ток (число электронов, достигших экрана при отсутствии освещения фото­ катода), что уменьшает 1ф. Это достигается охлаждением фото­ катодов ЭОП до температур твердой углекислоты (— 78 °С), при

баллона, чтобы уменьшить ионный ток, и для снижения напряжен­ ности электрического поля вблизи фотокатода, чтобы уменьшить

наблюдении, так как глаз реагирует на яркость изображения. Как видно из приведенного выражения, уменьшение Гэ дает выиг­ рыш в яркости, но это не всегда позволяют условия наблюдения уменьшенного изображения.

Если необходим большой коэффициент яркости, то надо уси­ ливать электронные потоки, так как напряжение нельзя повышать более 30 кВ из-за возможности электрического пробоя. Коэффи­ циент яркости однокаскадных ЭОП колеблется от 10 до 50, для многокаскадных ЭОП с усилением электронных потоков 1-104— Ы 0б.

К о э ф ф и ц и е н т у с и л е н и я ЭОП п о т о к у kt — отношение значения усиленного электронного тока к значению первоначального.

Соединяя последовательно несколько ЭОП, можно получить усиление яркости (рис. 5.6, а), однако используемые при этом промежуточные линзовые системы увеличивают потери света.

Более оптимальная конструкция для усиления яркости — соединение однокамерных ЭОП в одном вакуумном объеме. При этом люминесцирующий экран первого преобразователя и фото*

катод второго нанесены на противоположные стороны тонкой (10— 5 мкм) стеклянной или слюдяной пластинки. Подобная ком­

из-за искривления поверхности изображения в камерах разрешаю­ щая способность на краю падает до 4 пар линий/мм.

В последние годы для усиления яркости применяют много­ камерные ЭОП с динодами, работающими на прострел (рис. 5.6, б). Электродное изображение, падающее на первый динод, выби­ вает усиленный электронный поток вторичных электронов с его противоположной стороны и т. д. Диноды выполняют из тонкой (десятые доли микрометров) пленки, на которую с одной стороны нанесен алюминий (200— 300 А), с другой (500 А) хлористый ка­ лий или магний, дающие высокую вторичную эмиссию. Коэффи­ циент усиления по току у таких ЭОП достигает 104.

Однокамерные ЭОП часто сочленяют пластинами из стекло­ волокна (такие ЭОП называют модульными), а для усиления элек­ тронных потоков используют микроканальные пластинки с ка­ нальным электронным умножением (рис. 5.6, в). Коэффициент усиления таких ЭОП по току достигает 106— 107, а разрешение оп­ ределяется диаметром канала. Кроме электровакуумных преобра­ зователей в последнее время разрабатывают твердотельные усили­ тели яркости изображения, которые имеют меньшие габаритные размеры, требующие меньших напряжений питания. В них ис­ пользуются люминесцентные панели с нанесенным на них фото­ катодом. Коэффициент усиления по яркости таких преобразова­ телей достигает 800 при разрешающей способности 4 — 10 пар ли­ ний/мм и пороговой освещенности 3 -10”2 лк.

Схема питания ЭОП обычно состоит из высоковольтного блока, обеспечивающего его работу, и низковольтного источника пита­ ния. Постоянный ток аккумулятора поступает на преобразова­ тель (дающий на выходе переменный ток), а с него на повышаю­ щий трансформатор, выпрямитель, стабилизатор, делитель на­ пряжения и ограничитель тока. Ограничитель тока предохраняет преобразователь от пробоя при сильных засветках. Напряжение на выходе высоковольтного блока (и схема делителя напряжения) зависит от THina ЭОП и колеблется от 3 до 45 кВ. Стабилизация напряжения должна осуществляться в пределах ± 5— 10%.

Значение потребляемого тока определяется током фотоэмис­ сии и составляет 10"4— 10~5 А, потребляемая мощность 2— 5 Вт.

Электронно -оптические преобразователи широко применяют в приборах визуального наблюдения при плохой видимости и в ус­ ловиях естественной ночной освещенности порядка 10"3— 10“4 лк, так как коэффициент яркости современных многокаскадных ЭОП достигает 10е— 108. Приборы с ЭОП распространены и в приборах