Источники и приемники излучения - Ишанин Г.Г.
ISBN 5-7325-0164-9
Скачать (прямая ссылка):
6 Г. Г. Ишанин и др.
Рис. 5.5. Схематическое устройство ЭОП (а) и ЭОП с трехэлектродной фокусирующей системой (б). На рис. 5.5, б: 8 — изображение; 9 — фотокатод; 10 — электронный пучок; 11 — баллон из стекла; 12 — электрод; 13 — держатель; 14 — анод; 15 — экран; 16 — электронное изображение; 17 — люминесцирукнцнй слой; 18 — алюминиевая фольга; 19 — стеклянная стенка; 20 — контактирующее покрытие
mi
токатоде), 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 одной точки фотокатода фотоэлектроны не в точку на экране, а в некоторый кружок (кружок рассеяния.) из-за различных направлений начальных скоростей электронов. Диаметр кружка рассеяния определяет разрешающую способность ЭОП. Чтобы ее повысить, применяют фокусировку электронных пучков посредством электростатического или магнитного полей.
Наиболее распространены ЭОП с электростатической фокусировкой. На рис. 5.5, б представлена схема ЭОП с трехэлектродной электростатической фокусирующей системой со следующими параметрами: диаметр фотокатода 80 мм, длина 160 мм, напряжение 18 кВ, диаметр экрана 50 мм, разрешающая способность 30 пар линий/мм.
Изменяя потенциал третьего среднего электрода, можно изменять разрешающую способность ЭОП в различных кольцевых зонах экрана за счет перефокусировки электронных пучков при настройке.
Фотокатоды ЭОП аналогичны ФЭ и ФЭУ, спектральные характеристики которых приведены выше. В качестве флуоресцирующих экранов применяют различные мелкозернистые люминофоры: желто-зеленого свечения при работе с глазом, фиолетовосинего — для фотографирования или для дальнейшей передачи с помощью фотоэлектронных приборов. Наиболее часто используют экраны типа ФС-1, ФС-5, ЖЗ-2, К-67, К-40, К-72 с временем послесвечения 10~6—10~2 с.
Пленочные мелкозернистые слои специальных люминофоров могут обеспечить разрешение в несколько сотен линий на миллиметр.
При оценке работы ЭОП кроме традиционных параметров и характеристик приемников на основе использования внешнего фотоэффекта (SH, Sx, Фп и т. д.) и упомянутых ранее параметров фотокатодов и экранов (диаметра кружка рассеяния d0; разрешающей способности Na; электронно-оптического увеличения Гэ) используются следующие специальные параметры, присущие только ЭОП.
Яркость темнового фона — яркость свечения экрана Ьф при отсутствии освещения фотокатода. Яркость темнового фона ограничивает пороговый поток, регистрируемый ЭОП. Причины существования Ьф — термоэлектронная и автоэлектрон-ная эмиссии, токи утечки, токи положительных ионов, возникающие из-за наличия в ЭОП остатков газа. Чтобы наблюдать слабо освещенные объекты, необходимо уменьшить темновой ток (число электронов, достигших экрана при отсутствии освещения фотокатода), что уменьшает Ьф. Это достигается охлаждением фотокатодов ЭОП до температур твердой углекислоты (—78 °С), при
162
этом ток термоэлектронной эмиссии фотокатода уменьшается на 7—8 порядков.
Одновременно принимаются меры для качественной откачки баллона, чтобы уменьшить ионный ток, и для снижения напряженности электрического поля вблизи фотокатода, чтобы уменьшить «холодную» эмиссию электронов.
Световая отдача экрана ? — отношение светового потока, излучаемого экраном Фэ, р в полусферу, к мощности облучающего экран электронного потока
? = Фэкр/^эл-
Имея в виду, что Рэл = У/фк = У5и.фкФфк, получим
6 — ФэКрА^^и. фкФфк), где S„. фк —интегральная чувствительность фотокатода, А/лм.
Коэффициент преобразования ЭОП — отношение потока, излучаемого экраном во внешнюю полусферу Фэ, р, к потоку излучения Ффч, попавшему на фотокатод,
Т] = Фэкр/Ффк = IVSn. фк.
Коэффициент яркости ЭОП r\L — отношение яркости экрана ЭОП к освещенности его фотокатода
“ ¦^'ЭКр/^'фК ~ ? Л'^И. *kF,
где ?' — световая отдача экрана, кд/Вт.
При наличии электронно-оптического увеличения Г8 формула примет вид
тц. = С1/Г1) ФкК.
Коэффициент яркости оценивает работу ЭОП при визуальном наблюдении, так как глаз реагирует на яркость изображения. Как видно из приведенного выражения, уменьшение Гэ дает выигрыш в яркости, но это не всегда позволяют условия наблюдения уменьшенного изображения.
Если необходим большой коэффициент яркости, то надо усиливать электронные потоки, так как напряжение нельзя повышать более 30 кВ из-за возможности электрического пробоя. Коэффициент яркости однокаскадных ЭОП колеблется от 10 до 50, для многокаскадных ЭОП с усилением электронных потоков 1-104— 1 -106.
Коэффициент усиления ЭОП по току 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-
