Eop uređaj. Elektronsko-optički pretvarači slike. Multiplikator napona pojačivača slike

ELEKTRONSKO-OPTIČKI KONVERTER (EOC) - za pretvaranje slike objekta u nevidljive oči (u infracrvenim, UV i rendgenskim snopovima) u vidljivu i za povećanje svjetline slike.

U pojačivaču slike (Sl. 1) dolazi do dvostruke pretvorbe slike: optičke. ili rendgenski. slika se pomoću 1 pretvara u elektroničku, rez dalje na luminiscentnom ekranu 3 pretvara se u vidljivu ili u sliku veće svjetline. Elektroni koje emituje katoda ubrzavaju se električki. polje 2 i steći energiju dovoljnu da pobuđuje sjaj zaslona. Ovo povećava svjetlinu slike.

Lik: 1. Shema ravnog pretvarača slike: 1-fotokatoda; 2-električno polje; 3-luminiscentni ekran.

Spektralne karakteristike osjetljivosti fotokatode i svjetline luminescencije luminescentnog zaslona mogu imati maksimume na razlikama. rasponi valnih duljina, stoga se u općenitom slučaju slika prenosi iz jedne spektralne regije u drugu.

Ako elektroni emitiraju det. mali element fotokatode, prenosi se električnim. polje na odgovarajućem malom elementu svjetlosnog zaslona, \u200b\u200btada se na ekranu stvara slika koja se sastoji od mnoštva svjetlosnih elemenata, geometrijski sličnih slici projiciranoj na fotokatodu. Budući da je struja iz svakog elementa fotokode proporcionalna padu svjetlosnog toka na njemu, a svjetlina sjaja elemenata zaslona (pri umjerenoj struji) linearno je povezana s vrijednošću struje koja dolazi do njega, raspodjela svjetline svjetla na zaslonu prilično precizno reproducira raspodjelu osvjetljenja preko fotokatode. Dakle, slika na zaslonu reproducira i oblik i svjetlinu slike projicirane na fotokatodu.

Parametri pojačivača slike... Glavni parametar pojačivača slike je koeficijent. pretvorbe, odnosno veličine pojačanja svjetlosnog toka h F, definirane kao omjer emitiranog zaslonom F e, u svjetlosni tok koji pada na fotokatodi F. k. s osjetljivošću fotokatode k f, ubrzanje (anoda) U a i svjetlosna učinkovitost zaslona k e cal. transformacije

Cijevi za pojačavanje slike koje se koriste za povećanje svjetline slike karakteriziraju koeficijentom. pojačanje svjetline h U, definirana kao omjer svjetline zaslona i osvjetljenja fotokatode i mjereno u cd / m2 · lx. S istom veličinom zaslona i fotokatodom (prijenos slike u mjerilu 1: 1) vrijednost koeficijenta. pojačanje svjetline i koeficijenta. transformacije su povezane s h U \u003d h F / p. Da biste povećali svjetlinu zaslona svjetlucajte s istim vrijednostima parametara k f, k e, U često koristite prijenos slike sa smanjenjem. Ako je linearna veličina (promjer) zaslona 1 / G puta (H je faktor uvećanja) manji od promjera fotokatode, svjetlina zaslona će se povećati za faktor 2, tj. povećanje svjetline povećava se 2 puta (vidi. Optičko povećanje).

Drugi parametar pojačivača slike, koji karakterizira očuvanje jasnoće slike, jest rezolucija R... Granica razlučivosti pojačivača slike procjenjuje se najvećim brojem izmjeničnih svijetlih i tamnih pruga (linija) isprekidanih ispitnih predmeta na 1 mm slike, zasebno vidljive. Jedinica ograničenja razlučivosti je par linija / mm. Kvaliteta slike stvorene na ekranu za pojačavanje slike također se ocjenjuje održavanjem kontrast , definirana kao omjer razlike svjetline Naib. svjetlo i naib. tamna područja slike do zbroja svjetline. Uz održavanje kontrasta, elemente slike moguće je vidjeti zasebno, s malo različitom svjetlošću.

Parametri pojačivača slike također uključuju omjer signal-šum. Buka koja se opaža u obliku nepravilnih kolebanja svjetline elemenata zaslona objašnjava se statistički. priroda oslobađanja elektrona iz fotokatode i emisija kvanta svjetlosti po zaslonu. Kad su vrijednosti signala i buke razmjerljive, slika prestaje biti razlučiva, pa vrijednost buke određuje min. osvjetljenje predmeta potrebnih za njihovo promatranje uz pomoć pojačivača slike.

Vrste pojačivača slike... Prema metodi prenošenja elektroničke slike s fotokatode na luminescentni ekran, cijevi za pojačavanje slike dijele se u tri vrste: cijevi za pojačavanje slike s paralelnim prijenosom slike homogenim elektrostatičkim. polje (ravne cijevi za pojačavanje slike), cijevi za pojačavanje slike s elektrostatskim. fokusiranje i pojačivač slike magn. fokusiranje.

Najjednostavnije cijevi za pojačavanje slike s ravne paralelne fotokatode i zaslonom i homogenim elektrostatičkim prijenosom slike. polje nije dobilo raspodjelu zbog niza nedostataka: relativno mali koeficijent. pretvorba, nedovoljna razlučivost, nizak kontrast slike. Povećajte h F i R porast napona za ubrzanje (anode) ograničen je mogućnošću električnog. raspad i pojava polja polja s katode. Smanjenje kontrasta je zbog optičkog. povratne informacije: ekran osvjetljava fotokatodu, elektroni emitirani iz katode pobuduju difuzni sjaj zaslona (pozadina), što smanjuje kontrast.

Naib. široka upotreba cijevi za pojačavanje slike s elektrostatskim. fokusiranje, u kojem se slika prenosi nehomogenim osimetričnim elektrostatikom. polje - polje elektronska leća... U tim cijevima za pojačavanje slike polje imerzijske (katodne) leće formira se između fotokatode i anode, a obično se izrađuje u obliku trnovitog konusa okrenutog prema katodi s manjom bazom; potencijal anode jednak je potencijalu zaslona smještenom neposredno iza anode. Leća skuplja elektrone koje emitira svaka točka fotokode u uske zrake, koje stvaraju svjetlosnu sliku na ekranu, geometrijski sličnu slici projiciranoj na katodu. Cijevi za pojačavanje slike s sustavima za fokusiranje stvaraju prilično dobre slike s razlučivosti nekoliko. deseci pari linija / mm. Objektiv prenosi sliku smanjenjem za nekoliko. puta, što povećava svjetlinu zaslona za\u003e \u003d 10 puta; prisutnost anodne elektrode s malom rupom na strani katode vidljivo smanjuje optičku povratne informacije, koji štiti katodu od izloženosti zračenju sa zaslona.

Rezolucija pojačivača slike elektrostatskom. fokusiranje i ravna katoda i zaslon ograničeni su aberacijama elektronskih leća: dvije geometrijske - astigmatizam i zakrivljenost površine slike - i kromatske, uzrokovane širenjem brzina i kutova emisije elektrona koje emitira fotokatoda. Smanjenje aberacija dijafragmom u pojačivaču slike je u osnovi nemoguće, jer se prijenos slike provodi široko, što izlazi sa cijele površine katode i percipira se cijelom površinom zaslona. Aberacije naib. primjetno smanjuju granicu razlučivosti na perifernom dijelu ekrana, s udaljenosti od osi, razlučivost se smanjuje 10-15 puta. Kada koristite široke grede, također se pojavljuje iskrivljenje.

Kvaliteta slike poboljšana je u epruveti za pojačavanje slike s fotokatodom i konkavnim zaslonom. Takve cijevi za pojačavanje slike sa zakrivljenim površinama predmeta (katode) i slikom (ekranom) omogućile su dobivanje na h F (35) · 10 2 granica razlučivosti do 40-50 parova crta / mm u sredini i do 15-20 parova linija / mm na rubu zaslona. Nedostatak takvih cijevi za pojačavanje slike bila je neugodnost povezana s potrebom da se slika projicira na konveksni fotokatod i ispita na konveksnom ekranu.

Daljnje povećanje hF postignuto je kombiniranjem dva pretvarača u jednoj vakuumskoj ljusci. U tim je uređajima prozirna particija ugrađena između ulazne fotokatode i izlaznog zaslona, \u200b\u200bs jedne strane reza (s ulazne fotokatode) stvara se luminiscentni ekran, a s druge strane (sa strane izlaznog zaslona) - fotokatoda osvijetljena kroz prozirnu particiju svjetlošću koja se emitira iznutra. zaslon. Takve cijevi za pojačavanje slike su imale h F ~ 10 4, a razlučivost je bila do 50 parova crta / mm u sredini i do 10-15 linijskih parova / mm na rubovima zaslona. Ove cijevi za pojačavanje slike se nisu često koristile zbog tehnologije. poteškoće povezane s potrebom da se u jednom vakuumu dobiju dva dovoljno učinkovita fotokatoda i dva luminescentna ekrana.

Cijevi za pojačavanje slike značajno su poboljšane uporabom ravnih konkavnih ploča od stakloplastike. Projektirano je na ravnu stranu optičkih vlakana Slika ploče (VOP) (Sl. 2) prolazi bez izobličenja na svoju konkavnu stranu, na kojoj se formira fotokatoda. Elektronički objektiv prenosi sliku na zaslon stvoren na konkavnoj strani izlaznog FOP-a, a slika se promatra na ravnoj strani. Konkavan oblik katode i zaslona omogućuje vam prijenos slike od min. distorzije. Pozvane su jednokomorne cijevi za pojačavanje slike s VOP na ulazu i izlazu. modularne cijevi za pojačavanje slike (moduli) i naširoko se koriste u uređajima za noćno gledanje. Moguće je stvoriti cijevi za pojačavanje slike s dva i tri modula, u kojima ravna strana izlaznog FOP-a prvog modula optički kontakt priključuje se na ulazni VOP drugog modula. Cijevi za pojačavanje slike s dva modula pružaju pojačanje svjetline do (4 -6) · 10 3 cd / m 2 · lux s rezolucijom u sredini ekrana do 50 parova crta / mm i do 25-30 parova linija / mm na rubovima zaslona. Takvim pojačanjima moguće je registrirati odstupanje od fotokatode odjela. elektrona, stoga je daljnje pojačavanje svjetline nepraktično, jer ne proširuje volumen pretvorenih informacija.

Lik: 2. Shema pojačivača slike s elektrostatičkim fokusiranjem: 1-ulazna optička ploča (FOP); 2- fotokatoda; 3 - izlazni GP; 4 ekrana; 5 - anoda.

Zajedno s poboljšanjem pojačivača slike elektrostatičkim. fokusiranje poboljšanih ravnih uređaja. Osobito visoki parametri dobiveni su za plosnato pojačivač slike (Sl. 3), u kojem prijenos slike s katode na ekran vrši kanalni sekundarni množitelj elektrona - mikrokanalna ploča (MCP). Mikrokanalne ploče izrađene od stakla visoke učinkovitosti sekundarna emisija, pojačajte protok elektrona koji prolazi kroz kanale ~ 10 3 puta. Zbog pojačanja u MCP-u, ukupni koeficijent. Pretvorba pojačivača slike doseže (20-25) · 10 3 s razlučivosti do 40 parova crta / mm.

Lik: 3. Shema pojačivača slike s mikrokanalnom pločom: 1 - fotokatoda; 2 - ekran; 3 - mikrokanalna ploča.

Pojačavač slike magn. fokusiranje se ne koristi široko zbog glomaznosti i velike težine magna. sustavi fokusiranja.

Rendgenski. Cijevi za pojačavanje slike (REOP) značajno se razlikuju od optičkih. Oni su trostruka transformacija slike: optička. slika dobivena na primarnom luminiscentnom ekranu zbog X-zraka. zrake koje prolaze kroz predmet koji se proučava pobuđuju fotokatodu; elektronička slika električni. polje se prenosi na izlazni luminiscentni ekran uzbudljivo njegova luminescencija. Primarni luminescentni ekran formiran je na tankom prozirnom filmu, na poleđini reza stvara se fotokatoda koja osigurava prijenos slike s primarnog zaslona na fotokatod s min. distorzije. Elektronska slika s fotokatode prenosi se na ekran s desetostrukim smanjenjem. Ukupni dobitak u REOP-u doseže nekoliko. tisuću cd / m2. lux.

U nekim vrstama cijevi za pojačavanje slike slika se bilježi matricom osjetljivom na elektrone. elementi (u količini od 10-100), koji se koriste umjesto fluorescentnog ekrana.

Cijevi za pojačavanje slike koriste se u IR tehnologiji, spektroskopiji, medicini, televiziji za pretvaranje ultrazvučne slike u vidljivu (vidi. Vizualizacija zvučnih polja).

Lit .: Kozelkin V.V., Usoltsev I.F., Osnove infracrvene tehnologije, 3. izd., M., 1985; Zaidel I.N., Kurenkov G.I., Elektro-optički pretvarači, M., 1970.

A. A. Žigarev.

Posebnu skupinu optoelektronskih sustava za vizualizaciju infracrvenih slika čine uređaji noćnog vida (NVD), u kojima se elektro-optički pretvarač (EOC) koristi kao prijemnik i pretvarač optičkog signala bliskog infracrvenog opsega u vidljivu sliku - elektrovakuumski uređaj dizajniran za pretvaranje spektralnog sastava zračenje i (ili) povećanje svjetline slike. Fizički principi i mehanizam rada cijevi za pojačavanje slike više su puta razmatrani u literaturi.

U fig. 8.1 prikazuje funkcionalni dijagram IRS-a s cijevi za pojačavanje slike takozvane nulte generacije, pri čemu je 1 objektiv koji gradi infracrvenu sliku prostora predmeta na fotokatodi 2 primijenjenu na unutarnju površinu vakuuma u svjetskoj staklenoj sijalici 3; 4 - elektronički sustav za obradu slika (sustav za fokusiranje i ubrzanje); 5 - luminescentni ekran; 6 - okular; 7 - oko ili bilo koji uređaj za registraciju vidljive slike (TV kamera, CCD matrica, fotografski film itd.).

Dizajn jedinice napajanja pojačivačem slike obično se sastoji od dva dijela: niskonaponskog izvora ("vanjskog") i niskonaponskog pretvarača visokog napona, što je potrebno za stvaranje velike potencijale razlike (do nekoliko desetaka kilovolta) između anode i fotokatode, kao i između elektroda sustava za fokusiranje i ubrzanje i fotokode ("Unutarnje" napajanje). Trenutna potrošnja je vrlo mala.

Mnogi parametri pojačivača slike i uređaja noćnog vida određuju se kroz parametre glavnih jedinica

Cijev za pojačavanje slike: fotokatoda, sustavi fokusiranja i odbijanja, zaslon-anoda. U fig. 8.2 prikazuje spektralne karakteristike fotokatoda koje se najviše koriste u cijevima za pojačavanje slike. Važni parametri i karakteristike fotokatoda su također: cjelovita i spektralna osjetljivost, koja se često u literaturi i katalozima daju u odnosu na svjetlosni tok (na primjer, u miliamperima po lumenu), pa se za IR spektralni raspon moraju preračunati prema poznatim metodama ( vidi, na primjer,) tok zračenja (na primjer, u μA / W); gustoća brzine struje na radnoj temperaturi fotokatode, linearnost karakteristika fotokatode (energije); osjetljivost na prag ili zračenje fotokatode; veličina (radni promjer) fotokatode itd.

Najvažniji parametri luminescentnih ekrana-anoda modernih cijevi za pojačavanje slike uključuju: spektralne karakteristike zračenja ekrana (vidi, na primjer, Sl. 8.3); integralna svjetlina zaslona (maksimalna, minimalna, u načinu automatskog podešavanja svjetline zaslona); svjetlosna učinkovitost, to jest omjer energije koju emitira jedinica površine ekrana i snage elektrona koji zrače; razlučivost ili prostorni frekvencijski odziv; Veličina ekrana; inercija ili naknadno svjetlosno vrijeme fosfora, svjetlina pozadine tempa, tj. svjetlina zaslona u nedostatku ozračenja fotokatode, ali u prisutnosti nazivnog radnog napona koji opskrbljuje cijev za pojačavanje slike (napon između zaslona-anode i fotokatode).

Prema vremenu postojanosti, zasloni se ponekad dijele u pet skupina: 1) s vrlo kratkom postojanošću (10-5 s), 2) s kratkom upornošću (10 ~ 5 ... 10 ~ 2 s), 3) s prosječnom postojanošću (10 ~ 2 ... 10 "1 s), 4) s dugim (0,1 ... 16 s), 5) s vrlo dugim (više od 16 s).

Za vizualno promatranje obično se bira fosfor na osnovi spojeva ZnS i hnFe, rn8 i C (18) dopiranih bakrom i srebrom, koji stvaraju žuto-zeleni sjaj.

Većina nabrojanih parametara i karakteristika koristi se za opisivanje pojačivača slike u cjelini ili za određivanje najvažnijih specifičnih parametara i karakteristika uređaja za noćno gledanje. Obično uključuju:

Faktor konverzije fluksnog zračenja (t |) je omjer svjetlosnog toka koji emitira zaslon i toka zračenja koji stiže u fotokatodu;

Koeficijent svjetline cijevi za pojačavanje slike (Hz) je omjer energetske svjetline zaslona, \u200b\u200bprocijenjene određenim prijemnikom u zadanim uvjetima ozračenja fotokatode, prema energetskoj svjetlini idealne difuzno reflektirajuće ploče, procijenjene istim prijemnikom u istim uvjetima zračenja;

Svjetlina tamne pozadine cijevi za pojačavanje slike - svjetlina sjaja cijevi za pojačavanje slike u nedostatku ozračenja fotokatode;

Dimenzije radnih polja (površina) fotokatode i zaslona za pojačavanje slike,

Elektronsko-optičko povećavanje cijevi za pojačavanje slike (Ge), jednake omjeru veličine objektne slike na cijevi za pojačavanje slike prema veličini odgovarajuće slike na fotokatodi;

Dinamički raspon zračenja u kojem djeluje OEP;

Naklon slike, rotacija i ekscentričnost, što karakterizira neusklađenost koordinatnih sustava slike na fotokatodi i OES ekranu;

Rezolucija (ograničenje razlučivosti) cijevi za pojačavanje slike i uređaja za noćno gledanje u cjelini ili prostorno-frekvencijskih karakteristika cijevi za pojačavanje slike i uređaja za noćno gledanje;

Napon napajanja i potrošnja struje pojačivača slike;

Ukupne dimenzije i težina; -minimalno vrijeme rada;

Vrsta kontakata i niz drugih parametara i karakteristika dizajna cijevi za pojačavanje slike i uređaja za noćno gledanje.

Pretvarači nulte generacije inverterskog tipa, tj. S omotavanjem slike (u SAD-u ih nazivaju i cijevi za pojačavanje slike prve generacije - GEN1), imaju ravne ulazne i izlazne prozore evakuiranog kućišta. Njihovi faktori pretvorbe dosežu 1000. Glavni nedostatak tih

Cijev za pojačavanje slike je neravnomjerne razlučivosti po cijelom polju slika koja se od sredine do rubova znatno smanjuje. Sferični fotokatod i leće čija se zakrivljenost slike podudara sa zakrivljenošću fotokatode pretjerano komplicira optički sustav i zato se rijetko koristi u praksi.

Da bi se poboljšala ujednačenost snage razlučivanja, prihvatljivije je postaviti na ulaz i (ili) na izlazu vlakana optičkih elemenata za pojačivač slike (FOE) - ploče konkavne optičke ploče. Takvi se uređaji nazivaju cijevi za pojačavanje slike prve generacije (u SAD - OEM1 +). Međutim, u ovom slučaju, IIT postaje puno skuplji, jer 30% troškova i više pada na FOE. Osim toga, uporaba FOE dovodi do dodatnih optičkih gubitaka. Stoga su za poboljšanje kvalitete slike u inverterskom pojačivaču slike s ravnim fotokatodama predložena brojna rješenja od kojih je najpoznatiji magnetski fokusni sustav koji je vrlo glomazan i zahtijeva relativno snažne izvore napajanja.

Drugo rješenje problema je ugradnja sitnozrnate mreže u otvor dijafragme postavljenog ispred anode pojačivača slike. Takav sustav fokusiranja omogućava smanjenje duljine pojačivača slike stalnim promjerom fotokatode i poboljšanje kvalitete slike preko polja. Primjer učinkovitosti ovog konstruktivnog rješenja bio je razvoj O-Bireg pojačivača slike malih dimenzija radnog promjera fotokatode 14 mm s ukupnim promjerom cijevi za pojačavanje slike 30 mm i duljinom od 24 mm. Rezolucija pojačivača slike u središtu polja bila je 40 ... 45, a na promjeru 12 mm - 15 ... 20 linija po milimetru. Osjetljivost fotokatode s K-17 filtrom\u003e 160 μA / lm, pojačanje svjetline\u003e 500, svjetlina tamne pozadine< 2-10-3 кд/м2.

Da biste povećali faktor pretvorbe, pojačavač slike sastoji se od nekoliko faza (modula). Kao primjer, Sl. 8.4 prikazuje uređaj trostupanjskog pojačivača slike prve generacije. Ulaznu IR sliku gradi objektiv na prednjoj površini FOE - 1 i prenosi se na fotokatod 2 prvog stupnja.

Elektronsko-optički sustav 3 ubrzava i fokusira elektrone koji se emitiraju uslijed fotoemisije na luminescentnom ekranu 4. Ovako dobivena slika u fazi I prenosi se kroz stupnjeve II i III iste vrste s velikim pojačanjem svjetline na izlazni ekran 5 (ekran III. Stupnja) i na optičko optičko vlakno ubrzavajući sustavi i ekrani-anode povećavaju se od kaskade do kaskade, dosežući nekoliko desetaka kilovolta.

Za promjenu razmjera slike u cijevi za pojačavanje slike može se koristiti FOE s konusnim vlaknima, što omogućuje promjenu omjera između promjera fotokatode i zaslona-anode.

U pojačivaču slike sljedeće, druge generacije, mikrokanalno pojačalo sekundarne emisije - mikrokanalna ploča (MCP), prikazano na slici 1, koristi se za povećanje koeficijenata pretvorbe i svjetline. 8.5, a. Promjeri kanala modernog MCP Lk su 5 ... 6 mikrona s razdobljima postavljanja pojedinih elemenata 1) I 6,5 ... 7,5 mikrona. Budući da upotreba MCP-a eliminira distorziju slike, što je vrlo važno, razlučivost modernih cijevi za pojačavanje slike s MOC doseže 64 linije / mm ili više.

Treba napomenuti da pojava "obrnutog" toka pozitivnih iona koji bombardira fotokatodu (slika 8.5.6) značajno skraćuje radni vijek pojačivača slike. Da bi se oslabio taj tok, koriste se ionske barijere za sprečavanje dolaska jona na fotokode. Međutim, takvi filmovi istovremeno smanjuju protok elektrona koje emitira fotokatoda, što značajno smanjuje koeficijente pretvorbe i svjetlinu cijevi za pojačavanje slike.

Kako bi se spriječilo da emitirani elektroni prolaze kroz MCP kapilare bez sudaranja sa zidovima na koje se nanosi sloj fotoemisije, optičke osi kapilare

Rov je smješten pod određenim kutom u odnosu na normalnu do krajnje površine MCP (slika 8.5, c).

Dobitak koji karakterizira MCP ovisi o promjeru kapilara £) k i kutu a, kao i o omjeru duljine (debljine) MCP £ μn prema njegovom promjeru £) μn. S povećanjem omjera ^ μn / Lmcp, potrebno je malo povećati napon napajanja na MCP, ali to se isplaćuje značajnim povećanjem dobitaka (tablica 8.1).

Struktura pojačivača slike s MCP prikazana je na Sl. 8.6. Udaljenosti između fotokatode i MCP-a te između MCP-a i ekrana biraju se što je moguće manje, jer se time povećava

Čita razlučivost pojačivača slike. Zahvaljujući upotrebi MCP-a, bilo je moguće značajno smanjiti uzdužne dimenzije pojačivača slike i koristiti ih u kacigama ugrađenim u uređaje za noćno osmatranje, naočale za noćni vid i dvogled (vidi pogl. 14).

Budući da se fotokatode cijevi za pojačavanje slike mogu uništiti pri velikom zračenju, mnogi uređaji za noćno gledanje s cijevima za pojačavanje slike opremljeni su automatskim sustavom za kontrolu svjetline (ARC) i zaštitnim sustavom od svijetlih izvora zračenja. Sustav ARIA kontrolira napon koji napaja MCP, a sustav zaštite od svijetlih izvora, pomoću podesivih dijafragmi i kapka (roleta), može čak i isključiti napajanje pojačivača slike.

Pretvarači druge generacije bili su i proizvode se uglavnom u obliku jednokomornih uređaja s FOE na ulaznom prozoru i s FOE kao izlaznim prozorom, s MCP-om, kao i s sekundarnim (visokonaponskim) izvorom napajanja, strukturno kombiniranim s evakuiranom žaruljom EOC-a.

Cijevi za pojačavanje slike druge generacije (cijevi za pojačavanje slike II ili GEN II) koriste višecjelotne fotokatode osjetljive u bliskom infracrvenom rasponu (C25 i C25R) koji omogućuju otkrivanje laserskog zračenja (lasersko osvjetljenje) na valnoj duljini od X \u003d 1,06 µm.

Kao primjer, u tablici. 8.2 prikazani su parametri nekih MCP-ova za cijevi za pojačavanje slike II, namijenjene i pretvorbi slike i za otkrivanje neprijatelja osvjetljenja NVG-a.

Parametri MCP od strane GALILEO

Razvoj novih fotokatoda, posebno na temelju GaAs, čija kvantna učinkovitost doseže 30%, omogućio je stvaranje cijevi za pojačavanje slike bez elektrostatičkog fokusiranja, tj. Koja djeluje prema shemi izravnog prijenosa fotoelektrona i pojačanja u MCP (cijevi za pojačavanje slike P + i treće generacije). Za preokret slike na izlazu takvih pojačivača slike koriste se posebni optički elementi za omatanje.

- "twisters". U takvim biplanarnim strukturama (cijevi za pojačavanje slike III ili GEN III) (Sl. 8.7) koriste se ravan-paralelni vlakno-optički element FOE 1, ravninsko konkavni vlakno-optički element FOE 2, kao i ravnalo-paralelna omotačka slika FOE 3 i MCP mikrokanalna ploča.

Tehnologija izrade IIT III, posebno osiguravanje strogog paralelizma fotokatode, krajeva MCP-a i zaslona-anode, kao i ultra-visoki vakuum pri sastavljanju ovih pretvarača (do 1 (G10 Topp)), je vrlo komplicirana. Stoga su pretvarači treće generacije nekoliko puta skuplji od IIT II, međutim, njihov životni vijek je mnogo

Raspon djelovanja niza uređaja za noćno gledanje s cijevima za pojačavanje slike III, koje djeluju u uvjetima izlaganja zvjezdanom nebu prekrivenom oblacima, više se nego udvostručio u odnosu na uređaje za noćno gledanje na temelju cijevi za pojačavanje slike.

Poboljšanje dizajna pojačivača slike omogućilo je značajno povećanje njihove integralne osjetljivosti - Sl. 8.7. Dijagrami pojačala slike biplanarnih struktura (do 1800 ... 2500 μA / lm

Za cijevi za pojačavanje slike III), odnos signala i šuma (do 20 puta) i razlučivost (do 60 ili više parova linija na 1 mm).

U inozemstvu su glavni dobavljači cijevi za pojačavanje slike II i III američke tvrtke ITT Night Vision i Litton Electrooptical Systems Division. Parametri nekoliko domaćih cijevi za pojačavanje slike druge i treće generacije dane su u tablici. 8.3.

Biplanarni pretvarači koji djeluju u skladu sa shemom izravnog prijenosa mikrokanalnim pojačalom bez filma i imaju ugrađeno napajanje koje djeluje u režimu zavarivanja obično se nazivaju pojačivačem slike četvrte generacije (cijev za pojačavanje slike IV, GEN IV). Takve cijevi za pojačavanje slike imaju razlučivost od najmanje 64 para parova po 1 mm i ukupnu osjetljivost od najmanje 2500 μA / lm.

Grid anodni ekran

Programeri za pojačavanje slike su postavljeni pred važnim zadatkom - da dosegnu dugovalnu granicu spektralne osjetljivosti fotokatode veličine 1,8 mikrona, jer će to omogućiti otkrivanje laserskog osvjetljenja na valnim duljinama od 1,06 i 1,54 mikrona, stvarajući aktivne impulse NVD-a, na primjer, pronalazače-lokatora i uređaje za ciljanje.

Posljednjih godina pojavile su se informacije o razvoju fotokatoda u dopiranom GaAs-u za koje granica osjetljivosti na dugovalnu duljinu doseže

1.6 ... 1,7 mikrona. To omogućava uređaju za noćno gledanje da radi pri većem prirodnom noćnom zračenju, a to je u rasponu od 1,4 ... 1,8 µm za noć bez noći, za dva reda veće nego u području od 0,4 ... 0,9 µm. Također, kad idete na domet

1.4 ... Za 1,8 mikrona smanjuje se utjecaj atmosferskog raspršivanja (vidi poglavlje 3), a kontrasti mnogih objekata protiv prirodne pozadine su veći i stabilniji nego u rasponu od 0,4 ... 0,9 mikrona, gdje djeluje većina modernih cijevi za pojačavanje slike.

Razvoj na području stvaranja ultra tankih filmova iz GaAs i drugih materijala omogućuje preispitivanje mogućnosti cijevi za pojačavanje slike emitirima koji djeluju na snimak, čija je upotreba najoptimalnija s debljinama od 1 ... 3 mikrona i promjerom od 8 ... 10 mm. U takvom pojačivaču slike (Sl. 8.8.), Stvorenom u Znanstveno-istraživačkom institutu za elektroničke uređaje, slabljenje protoka pomoću reverzne FOE eliminira se i šum se značajno smanjuje kada se protok elektrona pojača. Rezolucija se određuje veličinom i visinom stanica anodnih mreža i može doseći 60 ... 70 linija / mm. Budući da u pojačivaču slike ne postoji MCP, razine osjetljivosti od 2500 µA / lm i više prilično su dostižne uz dug radni vijek.

Postoje zanimljiva izvješća o razvoju novih cijevi za pojačavanje slike - piroelektričnih (ili piro-emisijskih) vrsta. U fig. 8.9 prikazuje uređaj jednog od najvažnijih elemenata takvih cijevi za pojačavanje slike - tankofilna piroelektrična meta, koja je upravljačka matrica koja se temelji na organskom piroelektriku. Ovdje je 1 tanka provodljiva elektroda, 2 je piroelektrični film, 3 je fotoemisijska provodna mreža, a 4 je prstenasta elektroda. Cilj ima za stupanj veće otpornost na vibracije,

Parametri domaćih cijevi za pojačavanje slike

Parametar
	EPM 103G (01-2A, 02-2A, 03-2A, 04-2A)	EPM 103G (01-2B, 02-2B, - 03-2B, 04-2B)
Osjetljivost fotokatode, min:
Integral, µA / lm
Sa KS-17 filterom, μA / lm
Spektralni na valnoj duljini od 850 nm, mA / W
Granica razlučivosti, linije / mm
Omjer signala i šuma
Faktor konverzije
Svjetlina tamne pozadine, shah, cd / m2
Osvjetljenje zaslona u automatskom načinu rada
Kontrola svjetline, cd / m2
Omjer prijenosa kontrasta prema
Prostorna frekvencija



Potrošnja struja, mA
Ukupne dimenzije, mm

Minimalno vrijeme rada, h
Vrsta fotokode
Radni promjer fotokatode, mm
Izlazni materijal prozora - staklo
Vrsta kontakta			Tanjur
Bilješke:
1. Konkavno obrnuti FOE koriste se u EPM 103 G (01-2A, 01-2B), EPM 104G (01-1 A, 01-1 B),
Primjenjuje se u EPM 103G (02-2A, 02-2B), EPM 104G (02-1A 02-1B), EPM 102G (02-1, 02-2), EPM 101G
EPM 101G (03-1.03-2); ravno ravni VOE koriste se u EPM 103G (04-2A, 04-2B), EPM 102G
S95-2 staklo.
2. Ukupne dimenzije EPM 102G (05-2) su 0 43x22,5 mm.

Od metala iz kristalnih piroelektrika na triglicin sulfatu, djeluje u širokom temperaturnom rasponu (-60 ... + 50 ° C).

Pretvarač radi na sljedeći način (sl. 8.10). Cilj 1 kroz ulazni prozor 2 gradi sliku objekta na prednjoj površini piroelektričnog cilja 3, čija je stražnja površina fotoemisijskom rešetkom na koju se ravnomjerno ozračuje iluminator 4. Zbog piroelektričnog efekta različito zagrijana područja meta dobivaju različite pozitivne naboje. Primjenom negativnog impulsnog napona na tanko


	EPM 102G (01-1.02-1, 04-1)	EPM 102G (01-2.02-2, 03-2.04-2)	EPM 101G (01-1.02-1, 03-1.04-1, 05-1)	EPM 101G (01-2.02-2., 03-2.04-2, 05-2)


















Tanjur	Tanjur	Tanjur		Tanjur
EPM 102G (01-1), EPM 102G (01-2, 03-2), EPM 101-G (01-1, 01-2); ravni obrnuti FOE
(02-1.02-2); ravno konkavni VOE koriste se u EPM 103G (03-3 A, OZ-ZB), EPM 102G (03-1, 03-2),
(04-1.04-2), EPM 101G (04-1.04-2); u EPM 44G, primijenjen je EPM 102G (05-2), EPM 101G (05-1, 05-2)

Za elektrodu koja provodi na ciljnom ulazu moguće je smanjiti potencijal polja ispred rešetke za fotoemiziju, tj. Stvoriti neke negativne pristranosti na mreži - fotokatod, kao i potpuno suzbiti fotoemisiju na početku svakog ciklusa ciljne operacije, tj. "Nula" potencijala na ciljanu površinu, kako to zahtijeva fizički mehanizam piroelektričara, koji reagira na promjenu temperature njegove površine. Raspodjela pozitivnih naboja u piroelektričnom cilju ponavlja raspodjelu svjetline na slici koju je napravila leća i raspodjelu broja elektrona koje fotokatoda emitira iz svojih različitih dijelova, respektivno
odgovara ovoj distribuciji. Uz pomoć elektrostatičkog ubrzavajućeg 5 i magnetskog fokusiranja 6, elektronska slika ugrađuje se na luminescentni ekran 7 i uz pomoć FOE

8, slika se okrene i promatra ga promatrač (okular nije prikazan na slici 8.10).

Da biste smanjili pozadinu uslijed fotoemisije koja se dogodila za vrijeme nepostojanja impulsa napona primijenjenog na ulaznu elektrodu cilja, potrebno je povećati vrijeme ciklusa ciljanja „anketiranja“ ili isključiti iluminator 4. Promjena vremena „ispitivanja“ ciklusa treba odgovarati vremenu potrebnom za površinu potencijal piroelektričnog na početnu razinu. Razina buke može se smanjiti odabirom optimalnih amplituda, oblika i trajanja naponskih impulsa, kao i kontrolom rada iluminatora.

Od 70-ih godina Centralni istraživački institut Electron (Sankt Peterburg), Institut za visoku energiju (Protvino), kao i neke strane kompanije (RCA, Pixel Vision Inc., Hamamatsu, Phetek Ltd. ») Uspješno razvijaju nacrte za hibridno-modularne pretvarače (GMF). U takvim uređajima modul za pojačavanje slike s MCP pretvara infracrvenu sliku u vidljivu koja se dovodi do CCD-a ili MPI-a pomoću projekcijskog sočiva ili vlakno-optičkog elementa spojenog s anodnim zaslonom.

Modularni dizajn takvih sustava omogućuje zamjenu neispravnih cijevi za pojačavanje slike ili CCD-a. Njihove prednosti uključuju i mogućnost promjene razmjera slike u prilično širokom rasponu (do 10 puta ili više) i projiciranje na CCD matricu pomoću preklopnih ili dikrotičnih zrcala slika ne samo IR-a, već i dnevnog kanala optičkog sustava. Takav GMF može raditi pri slaboj osvjetljenosti (do 10 "5 lux), a njihov dinamički raspon u neprekidnom radu

Dostiže 105. Budući da pojačavač slike na ulazu GMF-a ograničava dinamički raspon signala odozgo, povećanje ovog raspona (do 10.) moguće je samo u pulsnom režimu (strobo režim).

Ako je veličina CCD matrice manja od veličine cijevi za pojačavanje slike, tada se kod korištenja GMF-a smanjuje ljestvica slike, što smanjuje razlučivost sustava, ali poboljšava kvalitetu.
kvaliteta slike smanjujući šum na zaslonu. Jedan od nedostataka takvog GMF-a je povećanje uzdužnih dimenzija sustava.

U Centralnom istraživačkom institutu "Electron" za pristajanje s različitim pojačivačima slike ohladili su se na CCD-a od -30 ...- 35 ° C formata 768x580 piksela dimenzija 27x27 mikrona i ulaznog prozora u obliku FOE rezolucije 50 linija / mm i omjera kontrasta 0 , 75. Težina modula - 1320 g, ukupne dimenzije -072x23mm.

Dizajni sustava su jednostavniji, u pojačivaču slike od kojih je ugrađen MPI, zamjenjujući ekran-anodu, tj. Ovdje protok pojačanih i fokusiranih elektrona izravno bombardira osjetljivi sloj MPI-a sa strane stanjivane podloge. U takvim je izvedbama manji gubitak snage signala, veći omjer signal-šum i dinamički raspon primljenih signala, manje dimenzija i težine.

Treba napomenuti da su, unatoč visokoj osjetljivosti, razlučivost i MTF sustava s GMF-om lošiji od onih klasičnih televizijskih sustava, jer se u optičku putanju uvode dodatni elementi, prvenstveno cijev za pojačavanje slike, koja pogoršava otpornost na buku sustava na vanjske smetnje svjetlosti i skuplja. Kao što je izviješteno u, vijek trajanja takvih uređaja temeljenih na silicijskim CCD-ima bombardiranim elektronima pri razinama osvjetljenja od 10 ~ 2 luksa iznosi nekoliko tisuća sati. Kako proizvodnja jednog para elektronskih rupa u silicijumu zahtijeva energiju od 3,6 eV, dobitak elektrona u takvim je uređajima definiran kao

Gdje je e naboj elektrona; Va je ubrzavajući napon; V „je prag napona potreban za pokretanje procesa elektroničkog bombardiranja.

U Centralnom istraživačkom institutu "Electron" stvoren je sustav USD-16 i njegove modifikacije na temelju pojačala slike I "Lopta 2" i CCD matrice formata 532x290 s razlučivošću od 390 televizijskih linija pri osvjetljenju od 10 "2 do 10" 3 lux, a na NIIOFI i NIIEPR - slični GMF-ovi utemeljeni na EOP PM-031 i "Ash", s fotokatodnim promjerom od 40 mm i CCD matricom formata 1024x1024.

Tvrtka "Hamamatsu" (Japan) razvila je modele GMF-a br. 7220-61 i 7640-61, s GaAs fotokatodom, osjetljivim u rasponu spektra od 0,37 ... 0,92 µm. U prvom modelu veličina fotokode je 12,2x12,2 mm, broj piksela je 512x512, elektronsko-optičko pojačanje je 1300 pri naponu od 8 kV koje opskrbljuje cijev za pojačavanje slike. U drugom modelu veličina fotokode je 9,2x6,8, format je 512x512, dobitak je 700 pri naponu od 6 kV.

Glavne poteškoće s kojima se suočavaju programeri takvih sustava jesu: održavanje operabilnosti MPI i očitavajućih krugova tijekom bombardiranja elektrona, kada se mogu pojaviti rendgenski zraci; vezanje MPI materijala s materijalima koji se koriste za stvaranje vakuumskih komora; očuvanje MPI i CCD u procesu izrade konstrukcije, kada temperatura tehnološkog postupka, koji traje nekoliko sati, dosegne 350 ° C.

Iako je većina poznatih uređaja ove vrste namijenjena radu u vidljivom području spektra, stvaranje novih fotokoda s dovoljno visokom osjetljivošću u IR rasponu omogućava nam nadati se uspješnom korištenju načela uparivanja pojačivača slike i pojačivača slike s MPI-om u različitim "ISP" pogledima.

Drugi obećavajući smjer u razvoju cijevi za pojačavanje slike je stvaranje pretvarača boja i pojačala svjetline slike. Kao što znate, boja igra važnu ulogu u percepciji okoliša, a informacijska sposobnost potonjeg uvelike ovisi o njegovoj prisutnosti u izgrađenoj slici. (Neke će karakteristike ljudskog vidnog aparata, uključujući percepciju boje, biti opisane u poglavlju 11.)

Sustavi koji stvaraju slike u boji miješanjem tri (a u nekim slučajevima i dvije) jednobojne ili slične struje mogu koristiti prostorno miješanje, istovremeno ili naizmjenično. Za formiranje vidljivih slika u boji najčešće su crvena (R), zelena (G) i plava (B) komponenta s valnim duljinama od 700; 546,1 i 435,8 nm, respektivno.

Princip rada cijevi za pojačavanje slike u boji izravnog prijenosa s prostornim miješanjem monokromatskih komponenata prikazan je na Sl. 8.11. Ulazni FOE 2, smješten u cijevi za pojačavanje slike 1, sastoji se od tankih optičkih vlakana, koja su i vodilice svjetla i optički filtri (2r, 2g i 2c na slici). Ti su filtri grupirani u RGB trijade, ravnomjerno raspoređeni po FOE presjeku.

Fotokatoda 4, nanesena na unutarnju površinu FOE, ima prilično ujednačenu osjetljivost na cijelom prijenosnom području monokromatskih tokova R, G i B. Unutar kućišta 1 ugrađen je MCP 5, čiji kapilari imaju isti promjer kao i vlakna FOE 2. Svaka rupa MCP kanala je projekcija odgovarajućeg vlakna VOE 2 na površinu MCP. Provodni filmovi primjenjuju se na ulaznoj i izlaznoj strani MCP-a. Izlazni prozor 3 pretvarača sastoji se od zaslonskog stakla 6, prozirnog vodljivog filma 7 i velikog broja fosfornih zrna crvene (3r), zelene (3G) i plave (Sv) luminiscencije, koja su također grupirana u RGB trijade i ravnomjerno su raspoređena po površini zaslona. Struktura i položaj ovih trijada spajaju se kroz MCP, uzimajući u obzir nagib njegovih kanala sa strukturom trijade na površini FOE 2. Na elektrode EOC-a primjenjuju se stalni naponi, čija su približne vrijednosti prikazane na Sl. 8.11.

Zbog male udaljenosti između fotokatode i MCP-a (oko 0,1 mm), elektroni se ne raspršuju i odbijaju, već se ubrzavaju pod djelovanjem električnog polja (-180 V; zemlja) i praktički bez gubitaka ulaze u dovode MCP kanala smještene nasuprot filtera.

Opisani krug pretvarača može se izmijeniti, na primjer, izradom ulaznog FOE-a u obliku vlaknaste ploče na čijoj se površini postavljaju RGB filteri izrađeni od poliamidnih smola. Identični FOE-i mogu se instalirati na ulazu i izlazu pojačivača slike, a fotokatoda i fosfor zaslona imaju prilično ujednačene spektralne karakteristike u cijelom radnom opsegu spektra.

Druga shema za dobivanje slike u boji s istodobnim miješanjem monokromatskih komponenata prikazana je na Sl. 8.12. Uređaj sadrži

Lik: 8.12. Blok shema uređaja koja se temelji na metodi istodobnog miješanja

Cilj 1, okular 3, jedinica za odvajanje boja 4, koja se sastoji od dva ogledala 6, 7 s dihronim premazom i ogledala 8 s neutralnim reflektirajućim premazom, jedinica 2 od tri kanala, od kojih svaki sadrži, cijevi za pojačavanje slike, cijevi za pojačavanje slike2 i pojačivače slike 3 s različitim fosforima (na primjer , EOP, ima fosfor s luminiscencijom u regiji I, EOP2 - u regiji B i EOC - u regiji B) i jedinicu za registraciju izlazne slike 5, koja se sastoji od dva zrcala 9, 10 s poluprozirnim reflektirajućim premazom i zrcala 11.

Svaki od kanala bloka 2 je pojačavač svjetline slike određenog spektralnog raspona. Kao rezultat aditivnog miješanja slika crvene, plave i zelene boje, ostvarenih pomoću izlazne jedinice 5, promatrač kroz okular 3 opaža obojenu sliku predmeta.

Umjesto cijevi za pojačavanje slike s fosforima u boji u svakom od kanala, može se upotrijebiti cijev za pojačavanje slike s bijelim luminoforima, ali tada se filteri K, O, B moraju postaviti iza ekrana pojačivača slike, po jedan u svakom kanalu.

Ako se za formiranje slike u boji miješa ne tri, već dva jednobojna zračenja, tada je moguće stvoriti uređaj za noćno gledanje u boji koji djeluje prema shemi prikazanoj na Sl. 8.13, gdje su 1 i 2 filtri, od kojih svaki odašilje jedno miješano zračenje, 3 - leće lijevog i desnog kanala, 4 - OED 1K (s crvenim fosforom), 5 - EOP 2s (sa zelenim fosforom), 6 - prizma jedinica , 7 - okulari za desno i lijevo oči promatrača.

Kao rezultat udaranja različitih svjetlosnih tokova u lijevi i desni pogled prema ovoj shemi, formira se kolor (kvazibojna) slika na razini psihofizičke percepcije.

Uređaj za noćno gledanje u boji, izgrađen na principu uzastopnog miješanja monokromatskih komponenata (boja) (sl. 8.14), sadrži cilj 1, cijev za pojačavanje slike 2, okular 3 i modulator u obliku dva diska s optičkim filtrima, od kojih je jedan (4) postavljen ispred cijevi za pojačavanje slike. , a drugi (5) - iza njegovog ekrana. Diskovi 4 i 5 čvrsto su montirani na osi 6 motora 7 i sadrže sektore s filtrima I, B, B i

Filteri iste boje na oba diska 4 i 5 nalaze se koaksijalno, tj. Jedan za drugim duž optičke osi. Zaslon za pojačavanje slike prekriven je fosforom bijelog sjaja. Na disku 4, smještenom ispred fotokatode cijevi za pojačavanje slike 2, instalirani su filtri s maksimalnom propusnošću u područjima kratkog, srednjeg i dugog vala spektra odabranog raspona.

Zahvaljujući velika brzina rotacija diskova 4 i 5 (najmanje 3000 o / min) i inercija ljudskog vidnog aparata, dolazi do aditivnog miješanja stalno reproduciranih jednobojnih komponenti (boja). Kao rezultat toga, slika predmeta formirana na ekranu pojačivača slike 2 opaža se kroz okular

3 u boji.

Prednosti takvog uređaja su jednostavnost implementacije i odsutnost problema povezanih s kombiniranjem pojedinačnih jednobojnih (na primjer, I, B, B) slika.

Pojačavač slike
pogledajte Elektrooptički ...
Pojačavač slike
cm ...
Pojačavač slike u rječniku Sinonimi ruskog jezika.
Pojačavač slike
pogledajte Elektrooptički ...
ELEKTRONSKO-OPTIČKI KONVERTER u medicinskom smislu:
(eop) uređaj zasnovan na fotoelektričnom učinku, dizajniran za pretvaranje slike nevidljive oku u vidljivu ili za poboljšanje vidljive slike; u…
ELEKTRONSKO-OPTIČKI KONVERTER u Rječniku velikog enciklopedija:
(EOP) vakuumski fotoelektronski uređaj za pretvaranje slike objekta koji nije vidljiv oku (u infracrvenom, ultraljubičastom ili rendgenu) u vidljivi ili ...
ELEKTRONSKO-OPTIČKI KONVERTER
pretvarač (pojačivač slike), vakuumski fotoelektronski uređaj za pretvaranje slike nevidljivog oka (u infracrvenom, ultraljubičastom i rendgenu) u vidljivog ili ...
METODA STEREOTAKSIJE u Velikoj sovjetskoj enciklopediji, TSB:
metoda, stereotaksija (od stereo ... i grčki taksiji - mjesto), skup tehnika i izračuna koji omogućuju vanjske kranijalne i intracelebralne orijentacije sa ...
X-RAY ANKETA u Velikoj sovjetskoj enciklopediji, TSB:
snimanje, fotografsko ili videoomagnetsko snimanje slike iz sjene različitih predmeta, dobivenih transiluminisanjem istih rendgenskih zraka (RL) i odražavanjem unutarnje strukture ...
X-RAY OPREMA u Velikoj sovjetskoj enciklopediji, TSB:
medicinska oprema, skup opreme za upotrebu rendgenskih zraka u medicini. R. a. namijenjena rentgenskoj dijagnostici i rendgenskoj terapiji. Uključuje ...
LUMINESCENTNA Komora u Velikoj sovjetskoj enciklopediji, TSB:
kamera, scintilacijska komora, uređaj za promatranje i registriranje putanje (tragova, tragova) ionizirajućih čestica na temelju svojstva fosfora (scintilatora) da svijetle ...
ELECTRONIC-OPTIČKI u Rječniku velikog ruskog enciklopedija:
ELEKTRONSKO-OPTIČKI KONVERTER (EOC), vakuumski fotoelektronski uređaj za pretvaranje slike objekta koji nisu vidljivi oku (u IR, UV ili X-zrakama) u ...
ELEKTRONSKO-OPTIČKI KONVERTER u Modernom objašnjenju, TSB:
(EOP), vakuumski fotoelektronski uređaj za pretvaranje slike predmeta koji nisu vidljivi oku (u infracrvenom, ultraljubičastom ili rendgenu) u vidljivi ...

(Cijev za pojačavanje slike), vakuumski fotoelektronski uređaj za pretvaranje slike nevidljivog oka (u IR, UV i X-zrake) u vidljivog ili za povećanje svjetline vidljive slike. Djelovanje pojačivača slike temelji se na pretvorbi optičkih. ili rendgenski. slika u elektroničku s pomoću fotokatode, a zatim elektronička slika u svjetlost (vidljivu) koja se dobiva na katodoluminiscentnom ekranu (vidi KATODOLUMINESCENCE, LUMINOPHORS).

U cijevi za pojačavanje slike (Sl.) Slika objekta A projicira se uz pomoć leće O na fotokatodu F (kad se koriste rendgenske zrake, slika sjene objekta projicira se izravno na fotokatodu). Zračenje iz objekta uzrokuje emisiju fotoelektrona s površine fotokatode, a količinu emisije iz razl. područja potonjeg se mijenjaju u skladu s distribucijom svjetline slike projicirane na njega. Fotoelektroni se ubrzavaju električnim. polja u području između fotokode i ekrana, usredotočeni su elektronskim lećama (FE - fokusna elektroda) i bombardiraju ekran E. što uzrokuje njegovu luminiscenciju. Intenzitet luminiscencije pojedinih točaka zaslona ovisi o gustoći protoka fotoelektrona, zbog čega se na ekranu pojavljuje vidljiva slika objekta. Postoje jednokatni i višokomorni pojačivači slike (kaskada); potonji su sekvencijalni. spajanje dvije ili više jednokomornih cijevi za pojačavanje slike.

Naib. širenje su EOC s elektrostatskim. fokusiranje, u kojem se slika prenosi nehomogenim osimetričnim elektrostatikom. polje - polje elektronska leća. U tim cijevima za pojačavanje slike polje imerzijske (katodne) leće formira se između fotokatode i anode, a obično se izrađuje u obliku trnovitog konusa okrenutog prema katodi s manjom bazom; potencijal anode jednak je potencijalu zaslona smještenom neposredno iza anode. Leća skuplja elektrone koje emitira svaka točka fotokatode u uske zrake, koje na ekranu stvaraju svjetlucavu sliku, geometrijski sličnu slici projiciranoj na nju. Cijevi za pojačavanje slike s sustavima za fokusiranje stvaraju prilično dobre slike s razlučivosti nekoliko. desetke linija / mm. Objektiv prenosi sliku smanjenjem za nekoliko. puta, što povećava svjetlinu zaslona za\u003e \u003d 10 puta; prisutnost anodne elektrode s malom rupom na strani katode vidljivo smanjuje optičku povratne informacije, štiteći katodu od izloženosti zračenju sa zaslona.

Rezolucija pojačivača slike elektrostatskom. fokusiranje i ravna katoda i zaslon ograničeni su aberacijama elektronskih leća: dvije geometrijske - astigmatizam i zakrivljenost površine slike - i kromatske, uzrokovane širenjem brzina i kutova emisije elektrona koje emitira fotokatoda. Smanjenje aberacija dijafragmom u pojačivaču slike je u osnovi nemoguće, jer se prijenos slike provodi širokim snopom elektrona koji izlazi sa cijele površine katode i percipira se cijelom površinom zaslona. Aberacije naib. vidljivo smanjite ograničenje razlučivosti na perifernom dijelu ekrana; kako se odmičete od osi, razlučivost se smanjuje za 10-15 puta. Kada koristite široke grede, također se pojavljuje iskrivljenje.

Kvaliteta slike poboljšana je u epruveti za pojačavanje slike s fotokatodom i konkavnim zaslonom. Takve cijevi za pojačavanje slike sa zakrivljenim površinama predmeta (katode) i slike (zaslona) omogućile su dobivanje na h F (35) · 10 2 granica razlučivosti do 40-50 parova crta / mm u sredini i do 15-20 linija para / mm na rubu zaslona. Nedostatak takvih cijevi za pojačavanje slike bila je neugodnost povezana s potrebom da se slika projektuje na konveksni fotokatod i ispita ga na konveksnom ekranu.

Daljnje povećanje hF postignuto je kombiniranjem dva pretvarača u jednoj vakuumskoj ljusci. U tim je uređajima prozirna particija ugrađena između ulazne fotokode i izlaznog zaslona, \u200b\u200bs jedne se strane stvara svjetlosni zaslon (s ulazne fotokatode), a s druge strane (s izlazne strane zaslona) stvara se fotokatoda, osvijetljena kroz prozirnu particiju svjetlošću koja se emitira iznutra. zaslon. Takvi pojačivači slike imali su h F ~ 10 4, a razlučivost je bila do 50 parova crta / mm u sredini i do 10-15 linijskih parova / mm na rubovima zaslona. Ove cijevi za pojačavanje slike se nisu često koristile zbog tehnologije. poteškoće povezane s potrebom da se u jednom volumenskom volumenu dobiju dva dovoljno učinkovita fotokatoda i dva svjetlosna zaslona.

Cijevi za pojačavanje slike značajno su poboljšane uporabom ravnih konkavnih ploča od stakloplastike. Projektirano je na ravnu stranu optičkih vlakana slika ploče (VOP) (Sl. 2) bez izobličenja prelazi na svoju konkavnu stranu, na kojoj se formira fotokatoda. Elektronički objektiv prenosi sliku na zaslon stvoren na konkavnoj strani izlaznog FOP-a, a slika se promatra na ravnoj strani. Konkavan oblik katode i zaslona omogućuje vam prijenos slike od min. distorzije. Pozvane su jednokomorne cijevi za pojačavanje slike s VOP na ulazu i izlazu. modularne cijevi za pojačavanje slike (moduli) i naširoko se koriste u uređajima za noćno gledanje. Moguće je stvoriti cijevi za pojačavanje slike s dva i tri modula, u kojima ravna ploča izlaznog FOP-a prvog modula optički kontakt priključuje se na ulazni VOP drugog modula. Cijevi za pojačavanje slike s dva modula pružaju pojačanje svjetline do (4 -6) · 10 3 cd / m 2 · lux s rezolucijom u sredini ekrana do 50 parova crta / mm i do 25-30 parova linija / mm na rubovima zaslona. Takvim pojačanjima moguće je registrirati odstupanje od fotokatode odjela. elektrona, stoga je daljnje pojačavanje svjetline nepraktično, jer ne proširuje volumen pretvorenih informacija.

Lik: 2. Shema pojačivača slike s elektrostatskim fokusiranjem: 1-ulazna optička ploča (FOP); 2- fotokatoda; 3 - izlazni GP; 4 ekrana; pet -.

Zajedno s poboljšanjem pojačivača slike elektrostatičkim. fokusiranje poboljšanih ravnih uređaja. Osobito visoki parametri dobiveni su za plosnato pojačivač slike (Sl. 3), u kojem prijenos slike s katode na zaslon vrši kanalni sekundarni elektronski multiplikator - mikrokanalna ploča (MCP). Mikrokanalne ploče izrađene od stakla visoke učinkovitosti sekundarna emisija, pojačajte protok elektrona koji prolazi kroz kanale ~ 10 3 puta. Zbog dobitka u MCP-u, ukupni koeficijent. Pretvorba pojačivača slike doseže (20-25) · 10 3 s razlučivosti do 40 parova crta / mm.

Lik: 3. Shema pojačivača slike s mikrokanalnom pločom: 1 - fotokatoda; 2 - ekran; 3 - mikrokanalna ploča.

Pojačavač slike magn. fokusiranje se ne koristi široko zbog glomaznosti i velike težine magna. sustavi fokusiranja.

Rendgenski. Cijevi za pojačavanje slike (REOP) značajno se razlikuju od optičkih. Oni su trostruka transformacija slike: optička. slika dobivena na primarnom luminiscentnom ekranu zbog X-zraka. zrake koje prolaze kroz ispitivani objekt pobuđuju fotoelektronsku emisiju fotokatode; elektronička slika električna. polje se prenosi na izlazni luminiscentni ekran, uzbuđujući svoj sjaj. Primarni luminescentni ekran formiran je na tankom prozirnom filmu, na poleđini reza stvara se fotokatoda koja osigurava prijenos slike s primarnog zaslona na fotokatod s min. distorzije. Elektronska slika s fotokatode prenosi se na ekran s desetostrukim smanjenjem. Ukupni dobitak u REOP-u doseže nekoliko. tisuću cd / m2. lux.

U nekim vrstama cijevi za pojačavanje slike slika se bilježi matricom osjetljivom na elektrone. elementi (u količini od 10-100), koji se koriste umjesto fluorescentnog ekrana.

Cijevi za pojačavanje slike koriste se u IR tehnologiji, spektroskopiji, medicini, nuklearnoj fizici, televiziji, za pretvaranje ultrazvučne slike u vidljivu (vidi. Vizualizacija zvučnih polja).

Lit .: Kozelkin V.V., Usoltsev I.F., Osnove infracrvene tehnologije, 3. izd., M., 1985; Zaidel I.N., Kurenkov G.I., Elektro-optički, M., 1970.

A. A. Žigarev.

Fizička enciklopedija. U 5 svezaka. - M .: Sovjetska enciklopedija. Glavni urednik A. M. Prokhorov. 1988 .

. - (EOP) fotoelektronski vakuumski uređaj dizajniran za pretvaranje nevidljivog zračenja (infracrveno, ultraljubičasto, rendgensko) u vidljivo i istovremeno povećava njegovu svjetlinu. Najjednostavniji pojačivač slike sastoji se od (vidi) stakla ... ... Velika politehnička enciklopedija

Vakuumski fotoelektronski uređaj za pretvaranje slike nevidljivog oka (u infracrvenom, ultraljubičastom ili rendgenu) u vidljivu sliku ili za povećanje svjetline vidljive slike. Elektronsko-optički ... ... Enciklopedija tehnologije

- (EOP), vakuumski fotoelektronski uređaj za pretvaranje slike nevidljivog oka (u IR, UV ili X-zrake) u vidljivog ili za povećanje svjetline vidljive slike. Optička ili rendgenska slika u pojačivaču slike ... ... enciklopedijski rječnik

pretvarač slika - elektroninis optinis keitiklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. elektronski optički pretvarač; elektrooptički pretvarač vok. elektronenoptischer Wandler, m rus. elektro-optički pretvarač, m pranc. Convertseur …… Automatikos terminų žodynas

pretvarač slika - elektroninis optinis keitiklis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. elektronski optički pretvarač vok. elektronenoptischer Wandler, m rus. elektro-optički pretvarač, m pranc. convertisseur electronique optique, m; transformator ...... Fizikos terminų žodynas

- (EOP) vakuumski fotoelektronski uređaj, predviđeno. za pretvaranje slike nevidljive za oko (u infracrvenim, UV ili X-zrakama) u vidljivu ili koja služi za pojačavanje svjetline vidljive slike. Najjednostavniji pojačivač slike sastoji se od prozirnog ... ... Veliki enciklopedijski politehnički rječnik

- (pojačivač slike) uređaj zasnovan na fotoelektričnom učinku, dizajniran za pretvaranje slike nevidljive oku u vidljivu ili za poboljšanje vidljive slike; u medicini se koristi u istraživanjima u infracrvenom ili ultraljubičastom ... ... Veliki medicinski rječnik

Osnova elektrooptičkog teleskop čini pojačivač slike. Elektronsko-optički pretvarač (EOC) slika se naziva elektrovakuumski uređaj koji pretvara optičku sliku jednog spektralnog sastava (na primjer, UV, IR) u intermedijarnu elektroničku sliku, a zatim iz elektroničke u vidljivu.

Elektronsko-optički pretvarači (EOC) spadaju u skupinu vakuumskih uređaja s hladnom fotoelektroničkom katodom.

Elektronsko-optički pretvarači (EOC) klasificirani su prema nizu karakteristika.

Po prirodi utjecaja na tok zračenja iz objekta:

Spektralni pretvarači (aktivni uređaji za noćno gledanje);

Pojačala svjetline (uređaji za pasivno noćno gledanje).

Prema radnom području spektra:

Za vidljivi spektar;

Za blizinu infracrvenog svjetla;

Za blizinu ultraljubičastog područja;

Pretvarači rendgenskih zraka zrake.

Prema shemi izgradnje (konstrukciji):

Prema broju kamera ili stupnjeva pojačanja;

Princip fokusiranja elektronskih snopa;

Metoda pojačanja fotokatode.

Princip rada elektro-optičkih pretvarača, unatoč širokoj raznolikosti krugova i dizajna, temelji se na fizičkim pojavama koje nastaju tijekom rada fotokatoda, sustava za fokusiranje elektrona i luminiscentnih ekrana.

Najjednostavniji pojačivač slike je cilindrična staklena posuda koja se evakuira na tlak od 10 -3 PA ... 10 -4 PA na jednoj krajnjoj strani na kojoj se nalazi poluprozirni fotokatod, a na drugoj fluorescentni ekran (sl. 6).

Lik: 6. - Dijagram uređaja za pojačavanje slike

1 - tikvica; 2 - fotokatoda; 3 - katodni prsten;

4 - dijafragma; 5 - anodni cilindar; 6 - zaslon

Između zaslona i fotokatode stvara se elektrostatičko polje s potencijalnom razlikom između njih 10 ... 30 kV.

Visoko usisavanje osigurava praktično neometano kretanje elektrona fotokatode do anode (ekran).

Fotokatoda.

Kao fotokatode u cijevi za pojačavanje slike koriste se tanki poluvodički slojevi složene strukture koji imaju svojstvo vanjskog fotoefekta pod djelovanjem svjetlosnog toka.

Semitransparentni fotokatodi djeluju u "prijenosu" kada svjetlosni tok prolazi kroz staklenu ili kvarcnu bazu fotokatode i uzrokuje emitiranje elektrona iz unutarnje površine fotokatode okrenute prema ekranu (anodi).

Stoga je debljina poluprozirnih fotokatoda mala i iznosi nekoliko stotina molekulskih slojeva.

U pojačivaču slike primijeniti fotokatode tri vrste :

Srebro - kisik - cezij - za cijevi za pojačavanje slike u jednoj komori, koje se obično koriste u uređajima s aktivnim noćnim vidom;

Višealkalni fotokatodi koji se koriste u prvoj komori cijevi za pojačavanje slike s više komora uređaji za pasivni noćni vid;

Antimoni - cezatni fotokatodi koji se koriste u kasnijim kaskadama cijevi za pojačavanje slike s više komora;

Galijev arsenid.

Zaslon.

Kao zaslon u pojačivaču slike koristi se sloj fosfora koji se nanosi na stražnju stijenku tikvice ili na staklenu ili sljubljivu ploču.

Fosforna tvar sastavljenod tri komponente:

Osnovna tvar (sumpor i selen spojevi cinka i kadmija);

Aktivator koji pruža potrebni spektar i, u značajnoj mjeri, intenzitet sjaja (nečistoće bakra, mangana i drugih metala);

Fluks, osiguravajući homogenost i čvrstoću fosfora (litijeve, natrijeve, kalijeve soli itd.).

Debljina fosfornog sloja mora biti takva da sjaj uzrokovan djelovanjem elektronskih snopa prolazi kroz debljinu zaslona.

Rezolucija zaslona u konačnici ovisi o njegovoj zrnatosti.

Svjetlosni tok, padajući na fotokatodu, bira elektron koji se pod djelovanjem elektrostatskog polja usmjerava prema zaslonu i stječe kinetičku energiju

potreban za probijanje kroz aluminijski film i uzbudljiv fosfor na zaslonu. Kao rezultat pobude proučavaju se fotoni.

Ako je svjetlosni tok na fotokatodi izgrađen sliku objekta, onda je očito da će tok elektrona nositi podatke o ovoj slici.

Elektronsko bombardiranje ekrana uzrokuje blistanje posljednjeg. Kao rezultat luminiscencije na površini zaslona pojavljuje se svjetlosna slika objekata projiciranih na fotokatodu.

Budući da je energija elektrona približno proporcionalna naponu koji se ubrzava, svjetlina zaslona se povećava s povećanjem tog napona. To omogućava da se najjednostavniji pojačivač slike razmotri kao pojačalo svjetline i stvori višekomorni pojačivač slike, koji su serijski spoj jednokomornih pojačivača slike.

Višekomorski pretvarači sastoje se od dvije, tri ili više komora smještenih tako da se fotokatoda sljedeće komore postavlja na jednu ploču s ekrana prethodne komore. U cijevima za pojačavanje slike koje se koriste u uređajima za noćno gledanje svi su elementi kaskada smješteni u jednoj zajedničkoj staklenoj tikvici.

Kamere u višokomorskim pojačivačima slike mogu se međusobno povezati i pomoću sustava intermedijskih leća ili optike od stakloplastike.

Slika na ekranu najjednostavnije cijevi za pojačavanje slike je manje jasna i manje kontrastna nego na fotokatodi. To je zbog činjenice da se svaka točka slike na fotokatodi, kad se elektroni prenose na ekran, transformira u mjesto koje se naziva krug raspršenja.

Krug raspršivanja nastaje zato što elektroni emitirani iz fotokatode imaju vektore linearnih brzina različitih u veličini i smjeru i kreću se različitim putanjama.

Da bi vektori linearnih brzina bili paralelni s uzdužnom osi pojačivača slike, stvara se elektrostatsko polje.

Promjer kruga raspršivanja može se odrediti formulom:

, (3)

gdje je udaljenost između zaslona i fotokatode;

Anodni napon;

Najveća početna energija elektrona u elektrovoltima.

At i veličina kruga raspršenja

Promjer kruga raspršivanja određuje se rezolucijom pojačivača slike, koja se procjenjuje standardnim svjetovima.

Nije moguće smanjiti promjer raspršenja smanjenjem L ili povećanjem U a zbog smanjenja kontrasta s povećanjem svjetline i mogućnošću električnog sloma pojačivača slike.

Stoga, za smanjenje kruga raspršivanja i poboljšanje kvalitete slike na zaslonu, poseban sustavi fokusiranja.

Sustavi fokusiranja.

Mogu biti tri vrste:

Električna;

magnetska;

Mješoviti.

U općenitom slučaju, u fokusnim sustavima stvara se elektrostatičko ili magnetsko polje, koje putanju elektrona mijenja na isti način kao i promjena putanje optičkih zraka optičkim dijelovima.

Stoga se uređaj koji omogućuje promjenu putanje elektrona u fokusnim sustavima naziva elektrostatička i magnetska elektronička leća.

U posljednje vrijeme korištene su dvije nove vrste pojačavača slike s visokim dobitkom, koje se mogu pripisati kaskadnim i višekomornim:

Pojačivač slike pomoću sekundarne emisije elektrona za "snimak";

Cijev za pojačavanje slike s velikim pojačanjem utemeljena na uporabi diodnog kruga s distribuiranim odašiljačem.

Jednokomorne cijevi za pojačavanje slike s mikrokanalnim pojačalom i vlaknima.

1. Pojačavač slike pomoću sekundarne emisije elektrona za "snimak".

Sastoji se od ulazne fotokode, niza tankih filmskih dioda i ekrana.

Dopušteni su fotoelektroni na vanjskom sloju prve diode i uzrokuju sekundarnu emisiju elektrona s suprotne strane diode s koeficijentom sekundarne emisije oko 6. Čak se i proces smanjenja elektrona ponavlja.

Prednost - jednostavnost izrade, zbog prisutnosti jednog fotokatoda.

Nedostaci:

Velika kromatska aberacija zbog veće početne brzine sekundarnih elektrona;

Manje kontrasta slike;

Mala mehanička čvrstoća tankih dioda;

Velika težina i potrošnja energije sustava magnetskog fokusiranja.

Za otklanjanje ovih nedostataka razvijen je pojačivač slike s diodama izrađenim od filmova niske gustoće. Porozna struktura filmova (KC1 emiter na aluminijskom filmu) omogućuje vam izdvajanje većine sekundarnih elektrona.