Теоретические основы оптико-электронных приборов - Мирошников М.М.
Скачать (прямая ссылка):
Наибольшее распространение в автоматических оптико-элект-тронных приборах получили диссектор и видикон.
Диссектор и видикон — принципиально разные чувствительные элементы: первый относится к системам мгновенного действия, а второй — к системам с накоплением.
В системах мгновенного действия энергия излучения каждой точки поля преобразуется в сигнал только в течение времени прохождения через нее сканирующего луча. Это время существенно меньше времени обзора всего поля, следовательно, в процессе преобразования не используется возможность накопления энергии.
В системах с накоплением осуществляется суммирование энергии, излучаемой данной точкой поля обзора в течение всего времени обзора, что позволяет повысить их чувствительность по сравнению с системами мгновенного действия. Во всех современных передающих телевизионных трубках, кроме диссектора и трубки с бегущим лучом, реализуется принцип накопления, суть которого можно рассмотреть, пользуясь рис. 26, на примере простейшей трубки типа иконоскоп.
Фотокатод телевизионной трубки (мишень) представим в виде большого количества отдельных, изолированных друг от друга фотоэлементов Ф, соединенных последовательно с источником э. д. с. Е0 и i^C-цепью, где R — сопротивление нагрузки; С —
44
пределенная емкость фотокатода. Под действием излучения Р ой из точек поля обзора <р происходит заряд конденсатора С током /3 в течение времени Т - периода работы ключа К, мыкание которого обеспечивает разряд конденсатора в течение Заемени т. Ключ К является эквивалентом сканирующего мишень Бучка электронов — электронного луча. Так как время обзора Т пимерно соответствует суммарному времени нахождения сканирующею луча на всех N элементах разложения
Т = N т,
где дг = pz2, то, имея в виду, что ток i3 создает на обкладках конденсатора заряд q = iaTt а ток ip за время т определяется
Рис. 26. Схемы передающей телевизионной трубки с накоплением: а — принципиальная; б — эквивалентная
этим зарядом ip = qlx, можно найти величину отношения силы разрядного тока к силе тока заряда
ip/г'з = Т/% — N — pz2 > 1.
Равный этому отношению выигрыш в величине сигнала обычно полностью реализовать не удается, а выигрыш в отношении сигнала к шуму даже теоретически равен только У N, так как при увеличении силы тока сигнала в N раз среднеквадратическое значение дробового шума возрастает в У N раз. Системы с накоплением относительно сложны в эксплуатации, требуют стабилизации источников питания и боятся сильных засветок. В связи с этим, несмотря на меньшую чувствительность, в приборах широко используются также и системы мгновенного действия.
1.2. Диссектор
Принцип работы передающей трубки мгновенного действия — Диссектора — заключается в следующем (рис. 27).
Полупрозрачный фотокатод 1, на который проецируется h 1 ражение светящегося объекта, испускает внутрь трубки
45
фотоэлектроны в количестве, пропорциональном'его освещенности. Образовавшееся электронное изображение переносится с фотокатода к электронному умножителю 2 с помощью магнитного и электрического поля. Магнитное поле создается пропусканием постоянною тока по длинной фокусирующей катушке 3, а электрическое ускоряющее поле — приданием возрастающих положительных потенциалов кольцам 4, расположенным между фотокатодом и электронным умножителем. В данный момент времени в отверстие электронного умножителя проходят электроны только от одного элемента изображения. Эти электроны вводятся в первый каскад
Ч 2
Рис. 27. Передающая телевизионная трубка мгновенного действия — диссектор
электронного умножителя и после многократного усиления попадают на его анод. В анодной цепи включено сопротивление нагрузки, на котором создается напряжение сигнала, пропорциональное числу электронов, попадающих на анод.
Для последовательного получения сигналов от всех элементов изображения производится развертка с помощью магнитной системы 5, содержащей две пары отклоняющих катушек. В процессе развертки в неподвижное отверстие электронного умножителя последовательно попадают электронные потоки от всех элементов передаваемого изображения.
Диссектор выпускается с различными типами фотокатодов, обеспечивающих чувствительность от ближней инфракрасной области спектра до далекой ультрафиолетовой. Наиболее распространенный диссектор ЛИ-601 с висмутосеребряноцезиевым фотокатодом имеет следующие основные характеристики: максимум чувствительности в области 0,5 мкм, правая граница чувствительности 0,75 мкм, интегральная чувствительность около 60 мкА/лм, отверстие диафрагмы 0,3 мм, коэффициент умножения 10е.
46
1. 3. Видикон
Передающая телевизионная трубка с накоплением — види-
__устроена следующим образом (рис. 28).
К° На внутреннюю торцевую поверхность цилиндрического стек-яНного баллона нанесена полупрозрачная металлическая пленка— сигнальная пластина 1. На нее нанесен тонкий слой полупроводника 2.
Электронный прожектор состоит из катода 3, управляющего электрода 4 и анода 5'. Фокусировка луча осуществляется электродом 6, фокусирующей 8 и корректирующей 9 катушками. Для
