Dispozitivul eop. Convertoare de imagini electronice-optice Multiplicator de tensiune EOP

CONVERTOR ELECTRON-OPTIC (Tub intensificator de imagine) - pentru a transforma un obiect invizibil pentru ochi (în infraroșu, raze UV \u200b\u200bși X) în vizibil și pentru a spori luminozitatea imaginii.

În tubul intensificator de imagine (Fig. 1) există o dublă conversie a imaginii: optică. sau radiografie. imaginea cu ajutorul lui 1 este transformată într-una electronică, apoi mai târziu pe ecranul luminiscent 3 este transformată într-o imagine vizibilă sau cu o luminozitate mai mare. Electronii emiși de catod sunt accelerați electric. câmpul 2 și câștiga suficientă energie pentru a excita strălucirea ecranului. Deci, există o creștere a luminozității imaginii.

Fig. 1. Schema unui convertor plan-electron-optic: 1-fotocathode; 2-câmp electric; Ecran cu 3 fluorescente.

Caracteristicile spectrale ale sensibilității fotocathodei și luminozității luminiscenței ecranului luminiscent pot avea maxim în dec. de aceea, în cazul general, imaginea este transferată de la o regiune spectrală la alta.

Dacă electronii emiți de det. un element mic al fotocathodei, transferat electric. câmp pe elementul mic corespunzător al ecranului luminiscent, pe ecran este creată o imagine formată din multe elemente luminoase, similare geometric cu imaginea proiectată pe fotocathode. Întrucât curentul de la fiecare element al fotocathodei este proporțional cu incidentul fluxului de lumină pe acesta, iar luminozitatea elementelor ecranului (la un curent moderat) este liniar legată de cantitatea de curent care ajunge la el, distribuția luminozității strălucirii pe ecran reproduce cu exactitate distribuția iluminării peste fotocathode. T. o., Imaginea de pe ecran, în formă și luminozitate, reproduce imaginea proiectată pe fotocathode.

Parametri intensificatori de imagine. DOS parametrul intensificatorului de imagine este coeficientul. conversie sau amploarea amplificării fluxului de lumină h Ф, definit ca raportul emis de ecran Ф е, la incidentul de flux luminos de pe fotocathode Ф к. Când fotocathodul este sensibil k f accelerare (anod) U a și ieșirea luminii ecranului k e coef. transformări

Intensificatorii de imagine folosiți pentru îmbunătățirea luminozității imaginii sunt caracterizați de un coeficient. obține luminozitate h LA, definit ca raportul dintre luminozitatea ecranului și iluminarea fotocathodului și măsurat în cd / m 2 · lux. Cu aceeași dimensiune a ecranului și fotocathode (transferul imaginii pe o scară de 1: 1), coeficienții sunt. amplificarea luminozității și coeficientului. transformările sunt legate de h LA \u003d h f / p. Pentru a crește luminozitatea ecranului cu aceleași valori ale parametrilor k f k e, U un transfer frecvent de imagine cu reducere. Dacă dimensiunea (diametrul) liniar al ecranului este de 1 / G ori (G este coeficientul de mărire) mai mic decât diametrul fotocathodei, luminozitatea ecranului crește cu un factor de 2, adică coeficientul. îmbunătățirea luminozității crește de 2 ori (vezi Zoom optic).

Al doilea parametru al intensificatorului de imagine care caracterizează păstrarea clarității imaginii este rezoluția R. Limita de rezoluție a intensificatorului de imagine este estimată cu cel mai mare număr de benzi (linii) alternative și întunecate (linii) ale obiectului de testare pe 1 mm de imagine, vizibile separat. Unitatea de rezoluție este o pereche de linii / mm. Calitatea imaginii create pe ecranul intensificatorului de imagine este, de asemenea, evaluată prin păstrarea contrast , definit ca raportul dintre diferența de luminozitate naib. luminos și naib. zone întunecate ale imaginii până la suma luminozității. Cu păstrarea contrastului, este posibilă o vedere separată a elementelor imaginii cu luminozități ușor diferite.

Parametrii intensificatorului de imagine includ, de asemenea, raportul semnal-zgomot. Zgomotul observat sub formă de fluctuații aleatorii în luminozitatea elementelor ecranului este explicat statistic. natura ieșirii electronilor de pe fotocathode și emisia de canta de lumină de către ecran. Odată cu comensurabilitatea valorilor semnalului și zgomotului, imaginea încetează să se distingă, prin urmare, valoarea zgomotului determină min. Iluminarea obiectelor necesare pentru observarea lor folosind tuburi intensificatoare de imagine.

Tipuri de tuburi intensificatoare de imagine. Conform metodei de transfer a unei imagini electronice de la un fotocathode la un ecran luminiscent, tuburile intensificatoare de imagine sunt împărțite în trei tipuri: tuburile intensificatoare de imagine cu transfer paralel de imagine sunt uniform electrostatice. câmp (tuburi intensificatoare de imagine plană), tuburi intensificatoare de imagine cu electrostatic. focalizare și intensificator de imagine cu magn. focalizare.

Cele mai simple tuburi de intensificare a imaginii cu un fotocathode plan-paralel și un ecran și transfer uniform de imagine sunt electrostatice. câmpul nu a primit distribuție din cauza unor deficiențe: un coeficient relativ mic. conversie, rezoluție insuficientă, contrast de imagine scăzut. Creșterea h h și R creșterea tensiunii de accelerare (anodă) este limitată de posibilitatea electricității. defalcarea și apariția emisiilor de câmp din catod. Scăderea contrastului este explicată prin optică. feedback: ecranul este iluminat de fotocathode, electronii emiși de catod excită strălucirea împrăștiată a ecranului (fundal), ceea ce reduce contrastul.

Naib. Tuburile intensificatoare electrostatice sunt utilizate pe scară largă. focalizare, în care imaginea este transferată de un electrostatic aximetric axex neomogen. câmp - câmp lentile e. În aceste intensificatoare de imagine, câmpul lentilei de imersiune (catod) se formează între fotocathode și anod, realizate de obicei sub forma unui con trunchiat, orientat spre o bază mai mică față de catod; potențialul anodului este egal cu potențialul ecranului situat direct în spatele anodului. Obiectivul colectează electronii emiți de fiecare punct al fotocathodei în grinzi înguste, care pe ecran creează o imagine luminoasă care este similară geometric cu imaginea proiectată pe catod. Tuburile intensificatoare de imagine cu sisteme de focalizare creează imagini destul de bune cu o rezoluție de câteva. zeci de perechi de linii / mm. Obiectivul transferă imaginea cu o reducere de câteva. ori, ceea ce crește luminozitatea ecranului cu\u003e \u003d 10 ori; prezența unui electrod anodic cu o gaură mică pe partea catodului reduce semnificativ optica. părere, protejând catodul de expunerea la radiații de pe ecran.

Rezoluția tubului intensificator de imagine cu electrostatic. focalizare și un catod plat și un ecran sunt limitate de aberații ale lentilelor electronice: două geometrice - astigmatismul și curbura suprafeței imaginii - și cromatice, cauzate de răspândirea în viteze și unghiuri de emisie de electroni emise de fotocathode. Reducerea aberațiilor prin deschidere în tubul intensificator de imagine este fundamental imposibilă, deoarece transferul imaginii este larg, care apare de pe întreaga suprafață a catodului și este perceput de întreaga suprafață a ecranului. Aberrații naib. reduceți semnificativ limita de rezoluție pe partea periferică a ecranului, pe măsură ce vă îndepărtați de axă, rezoluția scade de 10-15 ori. Când utilizați grinzi largi, apare și el deformare.

Calitatea imaginii îmbunătățită în tuburile intensificatoare de imagine cu un fotocathode și un ecran în formă de concave. Aceste intensificatoare de imagine cu suprafețe curbate ale obiectului (catodului) și imaginii (ecranului) au făcut posibilă obținerea la h Ф (35) · 10 2 a unei limite de rezoluție de până la 40-50 de perechi de linii / mm în centru și până la 15-20 de perechi de linii / mm la marginea ecranului. Dezavantajul unui astfel de intensificator de imagine a fost inconvenientul de a fi necesar să proiectăm o imagine pe un fotocathode convex și să o vizualizăm pe un ecran convex.

O creștere suplimentară a h Ф a fost obținută prin combinarea a două traductoare într-o carcasă de vid. În aceste dispozitive, este instalată o partiție transparentă între fotocathode de intrare și ecranul de ieșire, este creat un ecran luminiscent pe o parte (pe partea fotocathodei de intrare), iar un fotocathode este iluminat pe cealaltă parte (pe partea ecranului de ieșire) cu lumină emisă din interior. ecran. Astfel de intensificatori de imagine aveau h Ф ~ 10 4, limita de rezoluție era de până la 50 perechi linie / mm în centru și până la 10-15 perechi linie / mm la marginile ecranului. Acești intensificatori de imagine nu sunt folosiți pe scară largă din cauza tehnologiei. dificultăți asociate cu necesitatea de a obține într-un volum vid două fotocathode suficient de eficiente și două ecrane luminescente.

Tuburile de intensificare a imaginii au fost îmbunătățite semnificativ folosind plăci de fibră de sticlă concave plate. Proiectat pe partea plată a fibrei optice de intrare. imaginea plăcii (VOP) (Fig. 2) fără distorsiune trece pe partea sa concavă, la care este format un fotocathode. Cu un obiectiv electronic, imaginea este transferată pe ecranul creat pe partea concavă a VOP-ului de ieșire, iar imaginea este observată pe partea sa plată. Forma concavă a catodului și a ecranului vă permite să transferați imaginea de la min. distorsiuni. Se numesc tuburi de intensificare a imaginii cu o cameră cu VOP la intrare și ieșire. tuburi modulatoare intensificatoare de imagini (module) și sunt utilizate pe scară largă în dispozitivele de vedere nocturnă. Este posibil să se creeze tuburi intensificatoare de imagine cu două și trei module, în care partea plană a HOP-ului de ieșire a primului modul este contact optic conectat la VOP-ul de intrare al celui de-al doilea modul. Intensificatorii de imagini cu două module oferă o îmbunătățire a luminozității de până la (4 -6) · 10 3 cd / m 2 · lux la o rezoluție în centrul ecranului de până la 50 de perechi de linii / mm și până la 25-30 de perechi de linii / mm la marginile ecranului. Cu astfel de amplificări, este posibil să se înregistreze plecarea de pe fotocathode Dep. Prin urmare, electronii, îmbunătățirea suplimentară a luminozității este imposibilă, deoarece nu extinde cantitatea de informații convertite.

Fig. 2. Schema tuburilor intensificatoare de imagine cu focalizare electrostatică: placă cu fibră optică cu 1 intrare (FOP); 2- fotocathode; 3 - GP de ieșire; 4-screen; 5 - anod.

Alături de îmbunătățirea tubului intensificator de imagine cu electrostatic. focalizarea aparatelor plate îmbunătățite Parametri deosebit de mari au fost obținuți pentru intensificatorii de imagini plane (Fig. 3), în care imaginea este transferată de la catod la ecran de un multiplicator secundar de electroni de canal, o placă de microcanale (MCP). Placi microcanale din sticlă cu coeficient ridicat. emisie secundară, sporirea fluxului de electroni care trece prin canale de ~ 10 ori. Datorită câștigului în MCP, coeficientul general. conversia intensificatorului de imagine atinge (20-25) · 10 3 cu o rezoluție de până la 40 de perechi de linii / mm.

Fig. 3. Schema intensificatorului de imagine cu o placă microcanală: 1 - fotocatod; 2 - ecran; 3 - placă microcanală.

Intensificator de imagine cu magn. focalizarea nu este larg răspândită din cauza volumului mare și a greutății mari. sisteme de focalizare.

Rentg. Tuburile intensificatoare de imagine (REOP) sunt semnificativ diferite de cele optice. În ele există o conversie de trei ori a imaginii: optică. imaginea obținută pe ecranul fluorescent primar din cauza razelor X. razele care trec prin obiectul studiat excită fotocathodul; imagine electronică electrică câmpul este transferat pe ecranul luminiscent de ieșire, excitând strălucirea lui. Ecranul luminiscent primar este format pe o peliculă transparentă subțire, este creat un fotocathode pe partea din spate, care asigură transferul imaginii de pe ecranul primar la fotocathode de la min. distorsiuni. Imaginea electronică de pe fotocathode este transferată pe ecran cu o reducere de zece ori. Câștigul total în REOP atinge câteva. mii cd / m2

În anumite tipuri de tuburi intensificatoare de imagine, imaginea este înregistrată de o matrice de senzori de electroni. elemente (în cantitate de 10-100) utilizate în locul ecranului luminiscent.

Tuburile intensificatoare de imagine sunt utilizate în tehnologia infraroșu, spectroscopie, medicină, televiziune, pentru a converti imaginile cu ultrasunete în vizibile (vezi Vizualizare câmp sonor).

Lit .: Kozelkin V.V., Usoltsev I.F., Bazele tehnologiei infraroșii, ediția a III-a, M., 1985; Seidel I. H., Kurenkov G. I., Convertoare electronice-optice, M., 1970.

A. A. Zhigarev.

Un grup separat de sisteme de vizualizare a imaginilor infraroșii optoelectronice este format din dispozitive de vedere nocturnă (NVD), în care un convertor electron-optic (EOF) este utilizat ca receptor și convertor al semnalului optic cu infraroșu aproape într-o imagine vizibilă - un dispozitiv electrovacuum conceput pentru a converti compoziția spectrală radiația și (sau) îmbunătățirea luminozității imaginii. Principiile fizice și mecanismul de funcționare al tubului intensificator de imagine au fost luate în considerare în mod repetat în literatura de specialitate.

În fig. 8.1 este o diagramă funcțională a unui ICS cu un tub intensificator de imagine a așa-numitei generații zero, unde 1 este un obiectiv care construiește o imagine în infraroșu a spațiului obiectelor de pe fotocathodul 2 depus pe suprafața interioară a unui vid în apropierea unui bec de sticlă 3; 4 - sistem electronic de imagistică (sistem de focalizare și accelerare); 5 - ecran luminiscent; 6 - ocular; 7 - un ochi sau un dispozitiv pentru înregistrarea unei imagini vizibile (o cameră de televiziune, un CCD, un film etc.).

Proiectarea unității de alimentare a tubului intensificatorului de imagine constă de obicei din două părți: o sursă de joasă tensiune („externă”) și un convertor de joasă tensiune la înaltă tensiune, care este necesar pentru a crea o mare diferență de potențial (până la zeci de kilovolți) între anod și fotocathode, precum și între electrozii sistemului de focalizare și accelerare și fotocathode (Sursa de alimentare "internă"). Consumul curent este foarte mic.

Mulți parametri ai tubului intensificator de imagine și NVD sunt determinați prin parametrii nodurilor principale

Tub intensificator de imagine: fotocathode, sisteme de focalizare și deviere, ecran anodic. În fig. 8.2 prezintă caracteristicile spectrale ale celor mai utilizate fotocathode în tuburile intensificatoare de imagine. Parametrii și caracteristicile importante ale fotocathodilor sunt de asemenea: sensibilitățile integrale și spectrale, care sunt adesea date în literatura de specialitate și în cataloage cu privire la fluxul luminos (de exemplu, în amperi amperi de lumină), și, prin urmare, pentru domeniul infraroșu al spectrului, acestea trebuie recalculate folosind metode cunoscute ( vezi, de exemplu) la fluxul de radiații (de exemplu, în μA / W); densitatea curentului de ritm la temperatura de funcționare a fotocathodei - liniaritatea caracteristicilor fotocathodei (energie); sensibilitatea pragului sau iradierea fotocathodei; dimensiunea (diametrul de lucru) al fotocathodei etc.

Printre cei mai importanți parametri ai ecranelor cu anod luminiscenți ai tuburilor de intensificare a imaginii moderne se numără: caracteristica spectrală a radiației ecranului (vezi, de exemplu, Fig. 8.3); luminozitatea integrată a luminozității ecranului (maxim, minim, în modul de reglare automată a luminozității ecranului); ieșire de lumină, adică raportul dintre energia emisă de o unitate a zonei ecranului și puterea electronilor care iradiază-o; rezoluție sau răspuns la frecvența spațială; Marimea ecranului; inerția fosforului sau timpul de declanșare, luminozitatea fundalului tempo, adică luminozitatea ecranului în absența iradierii fotocathodei, dar în prezența unui tub de alimentare cu tensiune de operare nominală (tensiune între ecranul anodului și fotocathode).

În funcție de perioada de post-scurgere, ecranele sunt uneori împărțite condiționat în cinci grupuri: 1) cu o postglowă foarte scurtă (10-5 s), 2) cu o scurtă (10 ~ 5 ... 10 ~ 2 s), 3) cu o postglowă medie (10 ~ 2) ... 10 "1 s), 4) cu un lung (0,1 ... 16 s), 5) cu un foarte lung (mai mult de 16 s).

Pentru observații vizuale, fosforii sunt de obicei aleși pe baza compușilor aliniați din cupru și argint ZnS și hbBe, gp8 și C (18, creând o strălucire galben-verde).

Majoritatea parametrilor și caracteristicilor enumerate sunt utilizate pentru a descrie tubul intensificator de imagine în ansamblu sau pentru a determina cei mai importanți parametri și caracteristici specifice ale NVD. Acestea includ, de obicei:

Coeficientul de conversie al fluxului de radiație (t |) este raportul dintre fluxul de lumină emis de ecran și fluxul de radiații care ajunge la fotocathode;

Coeficientul de luminozitate al tubului intensificator de imagine (Hz) este raportul dintre luminozitatea energetică a ecranului, estimat de un receptor specific în condiții date de iradiere a fotocathodei, la luminozitatea energetică a unei plăci reflectorizante ideale difuz, estimată de același receptor în aceleași condiții de radiație;

Luminozitatea fundalului întunecat al intensificatorului de imagine este luminozitatea ecranului intensificatorului imaginii în absența iradierii fotocathodei;

Dimensiunile câmpurilor (suprafețelor) de lucru ale fotocathodei și ecranul tubului intensificator de imagine,

Mărire electronică-optică a tubului intensificator de imagine (Ge), egală cu raportul dintre dimensiunea imaginii obiectului de pe ecranul intensificatorului de imagine și dimensiunea imaginii corespunzătoare de pe fotocathode;

Gama dinamică de iradiere în care funcționează EIA;

Retragerea, rotirea și excentricitatea imaginii, caracterizând nepotrivirea sistemelor de coordonate ale imaginilor de pe fotocathode și ecranul EIA;

Rezoluția (limita de rezoluție) a tuburilor intensificatoare de imagine și NVD în ansamblu sau a caracteristicilor de frecvență spațială ale tuburilor intensificatoare de imagine și NVD;

Tensiunea de alimentare și consumul de curent al tubului intensificator de imagine;

Dimensiuni generale și greutate; -timp minim de operare;

Tipul de contacte și o serie de alți parametri și caracteristici de proiectare a tubului intensificator de imagine și NVD.

Convertizoarele de generație zero de tip invertor, adică cu înfășurarea de imagini (în SUA se mai numesc și tuburi intensificatoare de imagine de prima generație - GEN1), au ferestre de intrare și ieșire plane ale carcasei de vid. Coeficienții lor de conversie ajung la 1000. Dezavantajul principal al acestora

Intensificatorul de imagine este o rezoluție inegală pe câmpul imaginii, scăzând semnificativ de la centru la margini. Fotocathodul sferic și lentilele a căror curbură a imaginii coincide cu curbura fotocathodei complică excesiv sistemul optic și, prin urmare, sunt rareori utilizate în practică.

Pentru a îmbunătăți uniformitatea rezoluției, este mai acceptabil să așezați elemente cu fibră optică (VOE) - plăci cu fibră optică cu îndoire plană la intrare și (sau) la ieșirea tuburilor de intensificare a imaginii. Astfel de dispozitive sunt numite intensificatoare de imagine de primă generație (în SUA - OEM1 +). Cu toate acestea, în acest caz, tubul intensificator de imagine devine vizibil mai scump, deoarece 30% din costul său sau mai mult se încadrează în HEE. În plus, utilizarea HEO duce la pierderi optice suplimentare. Prin urmare, pentru a îmbunătăți calitatea imaginii într-un tub intensificator de imagine cu invertor cu fotocathode plane, sunt propuse o serie de soluții, dintre care cel mai cunoscut sistem de focalizare magnetică este foarte greoi și necesită surse de putere relativ puternice.

O altă soluție a problemei este instalarea unei ochiuri cu granulație fină în gaura diafragmei amplasată în fața anodului tubului intensificator de imagine. Un astfel de sistem de focalizare face posibilă reducerea lungimii intensificatorului de imagine cu un diametru constant al fotocathodei și îmbunătățirea calității imaginii în câmp. Un exemplu de eficiență a acestei soluții constructive a fost dezvoltarea unui tub intensificator de imagine O-Biereg cu un diametru de lucru al fotocathodei de 14 mm cu un diametru total al intensificatorului de imagine de 30 mm și o lungime de 24 mm. Rezoluția tubului intensificator de imagine din centrul câmpului a fost de 40 ... 45, iar pe diametrul de 12 mm - 15 ... 20 linii pe milimetru. Sensibilitatea fotocathodei cu filtrul K-17\u003e 160 μA / lm, creșterea luminozității\u003e 500, luminozitatea fundalului întunecat< 2-10-3 кд/м2.

Pentru a crește coeficientul de conversie, intensificatorii de imagine sunt alcătuiți din mai multe cascade (module). Ca exemplu în fig. 8.4 prezintă dispozitivul unui tub intensificator de imagine de primă generație în trei etape. Imaginea IR de intrare este construită de obiectivul de pe suprafața frontală a VOE-1 și transmisă fotocathodei 2 din prima etapă I.

Sistemul electronico-optic 3 accelerează și focalizează electronii emiși de fotoemisiune pe ecranul luminiscent 4. Imaginea astfel obținută în cascada I este transmisă prin același tip de cascade II și III cu îmbunătățirea luminozității în ecranul de ieșire 5 (ecranul cascadei III) și la ieșirea optică optică sistemele de accelerare și ecranele anodice cresc de la cascadă la cascadă, ajungând la câteva zeci de kilovoliți.

Pentru a schimba scara imaginii în tuburile intensificatoare de imagine, pot fi utilizate VOE-uri cu fibre conice, care fac posibilă modificarea raportului dintre diametrele fotocathodei și ecranul anodului.

În tuburile de intensificare a imaginii din următoarea, a doua generație, se folosește un amplificator de emisie secundară microcanal, o placă de microcanale (MCP), prezentată în Fig. 2, pentru a crește coeficienții de conversie și luminozitatea. 8.5 a. Diametrul canalelor MKP Lk moderne este de 5 ... 6 microni, cu perioade de plasare a elementelor individuale 1) Și 6,5 ... 7,5 microni. Întrucât utilizarea MCP exclude denaturarea imaginii, ceea ce este foarte important, rezoluția tuburilor de intensificare a imaginii moderne cu IPC atinge 64 de linii / mm sau mai mult.

Trebuie menționat că apariția unui flux „invers” de ioni pozitivi care bombardează fotocathodul (Fig. 8.5.6) scurtează semnificativ durata de viață a tubului intensificator de imagine. Pentru a atenua acest flux, folii cu bariere ionice sunt utilizate pentru a preveni intrarea ionilor pe fotocathode. Totuși, astfel de pelicule slăbesc simultan fluxul de electroni emiși de fotocathode, ceea ce reduce semnificativ coeficienții de conversie și luminozitatea tuburilor intensificatoare de imagine.

Pentru a împiedica electronii emiți să zboare prin capilarele MCP fără a se ciocni cu pereții pe care se aplică stratul fotoemisiv, axele optice ale capilarului

Șanțul este așezat într-un anumit unghi față de suprafața normală până la capătul MCP (Fig. 8.5, c).

Câștigul care caracterizează MCP depinde de diametrul capilarelor £) k și de unghiul a, precum și de raportul dintre lungimea (grosimea) MCP £ mkp și diametrul său £) mkp. Cu o creștere a raportului ^ μp / Lmkp, este necesară o creștere ușoară a tensiunii de alimentare a MCP, dar acest lucru se plătește printr-o creștere semnificativă a câștigului (tabelul 8.1).

Structura tubului intensificator de imagine cu MCP este prezentată în Fig. 8.6. Distanțele dintre fotocathode și MCP și între MCP și ecran trebuie să fie selectate cât mai mici, deoarece acest lucru a crescut

Citește rezoluția tubului intensificator de imagine. Datorită utilizării MCP-urilor, a fost posibilă reducerea semnificativă a dimensiunilor longitudinale ale tuburilor intensificatoare de imagine și utilizarea lor în NVD-uri, ochelari și binoclu pentru vedere nocturnă (vezi Capitolul 14).

Deoarece fotocathodii tuburilor intensificatoare de imagine pot fi distruse în timpul iradierii ridicate, multe NVD-uri cu tuburi intensificatoare de imagine sunt echipate cu un sistem de control automat al luminozității (ARY) și un sistem de protecție împotriva surselor luminoase de radiații. Sistemul ARYA controlează tensiunea care alimentează MCP, iar sistemul de protecție împotriva surselor luminoase, folosind diafragme și obloane (obloane) reglabile, poate chiar opri sursa de alimentare a tubului intensificator de imagine.

Convertizoarele din a doua generație au fost și sunt puse în aplicare în principal sub formă de dispozitive cu o singură cameră, cu un VOE la fereastra de intrare și cu un VOE ca fereastră de ieșire, cu un MCP, precum și cu o sursă de alimentare secundară (de înaltă tensiune), care este combinată structural cu un bec EOF evacuat.

În tuburile de intensificare a imaginii din a doua generație (IIC sau GEN II), se folosesc fotocathode multischell, sensibile în domeniul infraroșii apropiate (C25 și C25R), ceea ce face posibilă detectarea radiațiilor laser (iluminarea cu laser) la o lungime de undă de X \u003d 1,06 μm.

Ca exemplu, în tabel. Figura 8.2 prezintă parametrii unor MCP-uri pentru tuburi intensificatoare de imagine II, concepute atât pentru conversia imaginii, cât și pentru detectarea iluminării NVD de către un adversar.

Parametri ai cutiei de viteze manuale GALILEO

Dezvoltarea de noi fotocathode, în special, bazate pe GaAs, a căror eficiență cuantică atinge 30%, a făcut posibilă crearea de tuburi electronice fără un sistem de focalizare electrostatică, adică, funcționând conform schemei de transfer și amplificare fotoelectron direct în MCPs (P + și tuburi electronice de generația a treia). Pentru a inversa imaginea la ieșirea unor astfel de intensificatori de imagine, sunt utilizate elemente speciale de înfășurare a fibrei optice.

„Twisters.“ În astfel de structuri biplanar (tuburi intensificatoare de imagine III sau GEN III) (Fig. 8.7), se utilizează un element optic-paralel cu fibră optică VOE 1, un element cu fibra optică plan-concavă VOE 2, precum și o imagine de înfășurare plan-paralelă a VOE 3 și o placă microcanaple MCP.

Tehnologia de fabricație a tubului intensificator de imagine III, în special, asigurând un paralelism strict al fotocathodei, capetele MCP și ecranul anodului, precum și a vidului ultra-înalt în timpul asamblării acestor convertoare (până la 1 (Г10 Topp)) este foarte complicată. Prin urmare, convertoarele din a treia generație sunt de câteva ori mai scumpe decât intensificatorul de imagine II, cu toate acestea durata lor de serviciu este multă

Gama de funcționare a mai multor NVD-uri cu un EOP III care funcționează în condiții de iradiere cu un cer înstelat acoperit de nori s-a dublat mai mult decât în \u200b\u200bcomparație cu un NVD bazat pe un EOP II.

Îmbunătățirea designului tuburilor intensificatoare de imagine a făcut posibilă creșterea semnificativă a sensibilității lor integrale - Fig. 8.7. Scheme de tuburi intensificatoare de imagine ale structurilor biplanar (până la 1800 ... 2500 μA / lm

Pentru intensificatorul de imagine III), raportul semnal-zgomot (de până la 20 de ori) și rezoluție (până la 60 sau mai multe perechi de linii pe 1 mm).

În străinătate, principalii furnizori de intensificatoare de imagini II și III sunt companiile americane ITT Night Vision și Divizia Sisteme Electrooptice Litton. Parametrii unui număr de intensificatori de imagine domestici din a doua și a treia generație sunt prezentați în tabel. 8.3.

Convertizoarele de design biplanar care funcționează în conformitate cu schema de transfer direct cu un amplificator fără film microcanal și care au o sursă de alimentare încorporată care funcționează în modul de închidere sunt denumite în mod obișnuit tuburi de intensificare a imaginii a patra generație (tub IV, GEN IV). Astfel de intensificatori de imagine au o rezoluție de cel puțin 64 de perechi de linii pe 1 mm și o sensibilitate integrată de cel puțin 2500 μA / lm.

Ecran de grilă cu anod

Dezvoltatorii unui tub intensificator de imagine au o sarcină importantă - realizarea graniței de lungime de undă a sensibilității spectrale a fotocathodei de ordinul 1,8 μm, deoarece acest lucru va permite detectarea iluminării cu laser la lungimi de undă de 1,06 și 1,54 μm, pentru a crea NVD-uri cu impuls activ, de exemplu, căutătorii de gamă și detectoarele țintă.

În ultimii ani, au apărut informații despre dezvoltarea fotocathodilor GaA dopate de InA în care sensibilitatea lungimii de undă atinge

1,6 ... 1,7 μm. Acest lucru permite NVD să funcționeze la iradierea naturală a nopții naturale, care în intervalul de 1,4 ... 1,8 microni într-o noapte fără lună este cu două ordine de mărime mai mare decât în \u200b\u200bintervalul 0,4 ... 0,9 microni. De asemenea, atunci când treceți la un interval

1.4 ... Efectul împrăștierii atmosferice scade cu 1,8 μm (vezi cap. 3), iar contrastele multor obiecte pe fundaluri naturale sunt mai mari și mai stabile decât în \u200b\u200bintervalul 0,4 ... 0,9 μm, unde funcționează majoritatea intensificatoarelor de imagine moderne.

Dezvoltările în crearea de filme ultratinice din GaAs și alte materiale fac posibilă reevaluarea perspectivelor tuburilor intensificatoare de imagine cu emițători lombari, a căror utilizare este cea mai optimă pentru grosimile lor de 1 ... 3 μm și diametre de 8 ... 10 mm. Într-un astfel de tub intensificator de imagine (Fig. 8.8), creat la JSC „Institutul de Cercetare a Dispozitivelor Electronice”, atenuarea fluxului de către HEE de înfășurare este eliminată și zgomotul este redus semnificativ atunci când fluxul de electroni este amplificat. Rezoluția este determinată de mărimea și pasul celulelor grilei anodice și poate ajunge la 60 ... 70 linii / mm. Deoarece nu există MCP în tubul intensificator de imagine, nivelurile de sensibilitate de 2500 μA / lm și mai mari cu durabilitate ridicată sunt destul de realizabile.

Rapoarte interesante despre dezvoltarea de noi intensificatoare de imagine - tip piroelectric (sau piroemisie). În fig. 8.9 prezintă proiectarea unuia dintre cele mai importante elemente ale unui astfel de tub intensificator de imagine - o țintă piroelectrică cu film subțire, care este o matrice controlată bazată pe un piroelectric organic. Aici 1 este un electrod conductor subțire, 2 este o peliculă piroelectrică, 3 este o rețea conductivă fotoemisivă, 4 este un electrod cu inel. Ținta are un ordin de magnitudine mai mare de rezistență la vibrații,

Parametrii tuburilor de intensificare a imaginii interne

Parametru
	EPM 103G (01-2A, 02-2A, 03-2A, 04-2A)	EPM 103G (01-2B, 02-2B, - 03-2B, 04-2B)
Sensibilitate la fotocathode, min:
Integral, μA / lm
Cu filtrul KS-17, μA / lm
Spectral la o lungime de undă de 850 nm, mA / W
Limită de rezoluție, linii / mm
Raport semnal / zgomot
Rata de conversie
Luminozitatea fundalului întunecat, verificați, cd / m2
Luminozitatea ecranului în modul automat
Control luminozitate, cd / m2
Raport de contrast
Frecvența spațială



Curent de consum, mA
Dimensiuni generale, mm

Timpul minim de funcționare, h
Tip fotocathode
Diametrul de lucru al fotocathodei, mm
Ieșire material fereastră - sticlă
Tipul de contact			Farfurii
Note:
1. VOE inversare concavă se aplică în EPM 103 G (01-2A, 01-2B), EPM 104G (01-1 A, 01-1 B),
Folosit în 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); VOE plat direct sunt aplicate în EPM 103G (04-2A, 04-2B), EPM 102G
Sticla C95-2.
2. Dimensiunile generale ale EPM 102G (05-2) sunt 0 43x22,5 mm.

Decât ținte de la piroelectricele cristaline pe sulfat de triglicină și funcționează într-un interval larg de temperatură (-60 ... + 50 ° С).

Convertorul funcționează după cum urmează (Fig. 8.10). Obiectivul 1 prin fereastra de intrare 2 construiește o imagine a spațiului obiectelor de pe suprafața frontală a țintei piroelectrice 3, a cărei suprafață din spate cu grila fotoemisionă aplicată acestuia este iradiată uniform cu iluminatorul 4. Datorită efectului piroelectric, zonele de imagine încălzite diferit ale țintei dobândesc o sarcină pozitivă diferită. Aplicarea tensiunii de impuls negativ la subțire


	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)


















Farfurii	Farfurii	Farfurii		Farfurii
EPM 102G (01-1), EPM 102G (01-2, 03-2), EPM 101-G (01-1, 01-2); VOE inversare plat
(02-1,02-2); VOE concave directe se aplică în EPM 103G (03-3 A, OZ-ZB), EPM 102G (03-1, 03-2),
(04-1,04-2), EPM 101G (04-1,04-2); în EPM 44G, EPM 102G (05-2), EPM 101G (05-1, 05-2) aplicat

Pentru electrodul conducător la intrarea țintei, este posibil să se reducă potențialul de câmp din fața grilei de emisie foto, adică să se creeze o anumită părtinire negativă pe rețea - fotocathode și, de asemenea, să se suprime complet fotoemisia la începutul fiecărui ciclu al activității țintei, adică „zero” potențialul prin suprafața țintei, așa cum este cerut de mecanismul fizic al piroelectricului, reacționând la schimbările de temperatură a suprafeței sale. Distribuția încărcărilor pozitive în ținta piroelectrică repetă distribuția luminozității în imaginea construită de lentilă și distribuția numărului de electroni emiși de fotocathode din secțiunile sale, respectiv
guvernează această distribuție. Folosind un sistem de accelerare electrostatică 5 și de focalizare magnetică 6, imaginea electronică este construită pe ecranul luminiscent 7 și folosind VOE

8, imaginea este întoarsă și privită de observator (ocularul din Fig. 8.10 nu este afișat).

Pentru a reduce fundalul cauzat de o emisie foto în timpul absenței unui impuls de tensiune aplicat electrodului de intrare al țintei, este necesar fie creșterea timpului de ciclu al „pollingului” țintei, fie oprirea iluminatorului 4. Schimbarea timpului de ciclu al „sondajului” ar trebui să corespundă timpului necesar restaurării suprafeței potențial piroelectric până la nivelul inițial. Este posibilă reducerea nivelului de zgomot prin alegerea amplitudinilor, formei și duratei optime a impulsurilor de tensiune, precum și controlul funcționării iluminatorului.

Începând cu anii 70, Institutul Central de Cercetări Electron (Sankt Petersburg), Institutul de Energii Înalte (Protvino), precum și unele companii străine (RCA, Pixel Vision Inc., Hamamatsu, Phetek Ltd. ») Dezvoltați cu succes proiectarea convertoarelor modulare hibride (GMF). În astfel de dispozitive, modulul intensificator de imagine cu MCP transformă imaginea în infraroșu într-o imagine vizibilă, care este alimentată unui CCD sau MPI folosind un obiectiv de proiecție sau un element cu fibră optică cuplat la ecranul anodului.

Proiectarea modulară a unor astfel de sisteme permite înlocuirea intensificatoarelor de imagine sau a CCD-urilor defecte. Avantajele acestora includ, de asemenea, capacitatea de a schimba scara imaginii într-o măsură destul de mare (de până la 10 ori mai mult) și de a proiecta pe matricea CCD folosind oglinzi de comutare sau dicroice o imagine a nu numai IR, ci și canalul de zi al sistemului optic. Astfel de GMF-uri pot funcționa la niveluri scăzute de lumină (până la 10 „5 lux), iar gama lor dinamică în funcționare continuă

Acesta ajunge la 105. Deoarece tubul intensificator de imagine de la intrarea GMF limitează gama dinamică a semnalelor de sus, o creștere a acestui interval (până la 10) este posibilă numai cu modul puls (modul stroboscop).

Dacă dimensiunea CCD este mai mică decât dimensiunea ecranului tubului intensificator de imagine, atunci utilizarea GMF reduce scala de imagine, ceea ce reduce rezoluția sistemului, dar îmbunătățește calitatea
Calitatea imaginii prin reducerea zgomotului ecranului. Unul dintre dezavantajele unui astfel de GMF este creșterea dimensiunilor longitudinale ale sistemului.

La Institutul Central de Cercetări „Electron”, pentru andocarea cu diverși intensificatori de imagine, matricile CCD cu format de 768x580 pixeli cu dimensiunile de 27x27 μm și o fereastră de intrare sub forma unui VOE cu o rezoluție de 50 de linii / mm și un coeficient de transfer de contrast de 0 au fost răcite până la -30 ...- 35 ° C , 75. Greutatea modulului - 1320 g, dimensiuni generale -072x23mm.

Structurile sistemelor sunt mai simple, în tuburile intensificatoare de imagine în care sunt încorporate MPI, care înlocuiesc anodul ecranului, adică aici un flux de electroni amplificați și focalizați bombardează stratul MPI direct sensibil din partea substratului rafinat. În astfel de proiecte, există mai puține pierderi de putere a semnalului, mai mult raport semnal-zgomot și gamă dinamică a semnalelor primite, dimensiuni și masă totală.

Trebuie remarcat faptul că, în ciuda sensibilității ridicate, rezoluția și MTF-ul sistemelor cu GMF-uri sunt mai slabe decât cele ale sistemelor de televiziune convenționale, deoarece sunt introduse elemente suplimentare pe calea optică, în primul rând tuburile intensificatoare de imagine, care agravează imunitatea zgomotului sistemului la zgomotul de lumină extern și crește costul acestuia. Așa cum s-a raportat, durata de funcționare a acestor dispozitive bazate pe CCD-uri de siliciu bombardate cu electroni, cu iluminare de ordinul 10 ~ 2 lux este de câteva mii de ore. Deoarece este necesară o energie de 3,6 eV pentru a produce o pereche de electroni-găuri în siliciu, câștigul de electroni în astfel de dispozitive este definit ca

Unde e încărcarea electronilor; Va este tensiunea accelerată; V „este tensiunea de prag necesară pentru a începe procesul de bombardare electronică.

Institutul Central de Cercetări „Elektron” a creat sistemul USD-16 și modificările sale pe baza IO Shar 2 IED și a unui CCD 532x290 cu o rezoluție de 390 de linii de televiziune cu iluminare de la 10 "2 la 10" 3 lux și la NIIOFI NIIEPR - GMF-uri similare bazate pe tuburile intensificatoare de imagine PM-031 și Yasen, având un diametru fotocathode de 40 mm și o matrice CCD în format 1024x1024.

Hamamatsu (Japonia) a dezvoltat modele GMP nr. 7220-61 și 7640-61, cu un fotocathode GaA sensibile în spectrul de 0,37 ... 0,92 microni. În primul model, dimensiunea fotocathodei este 12.2x12.2 mm, numărul de pixeli este de 512x512, iar amplificarea electron-optică este de 1300 la un tub de alimentare cu o tensiune de 8 kV. În cel de-al doilea model, dimensiunea fotocathodei este formatul 9.2x6.8 - 512x512, câștig - 700 la o tensiune de 6 kV.

Principalele dificultăți cu care trebuie să se confrunte dezvoltatorii unor astfel de sisteme sunt: \u200b\u200bmenținerea circuitelor MPI și citirea circuitelor în timpul bombardamentelor electronice, când se poate produce radiația cu raze X; îmbinarea materialelor MPI cu materialele utilizate pentru crearea camerelor de vid; păstrarea MPI și CCD în procesul de fabricație a structurii, când temperatura procesului tehnologic, care durează câteva ore, ajunge la 350 ° C.

Deși cele mai multe dintre aceste dispozitive cunoscute sunt proiectate să funcționeze în gama spectrală vizibilă, crearea de noi fotocathode cu o sensibilitate suficient de ridicată în domeniul infraroșu ne permite să sperăm la utilizarea cu succes a principiului împerecherii intensificatoarelor de imagine și intensificatoarelor de imagine cu MPI într-o varietate de IR-uri tip „cu aspect”.

O altă direcție promițătoare a dezvoltării intensificatoarelor de imagine este crearea convertoarelor de culori și a intensificatoarelor de imagine. După cum știți, culoarea joacă un rol crucial în percepția mediului, iar capacitatea informațională a acestuia din urmă depinde în mare măsură de prezența sa în imaginea construită. (Unele caracteristici ale aparatului vizual uman, inclusiv percepția culorii, vor fi descrise în Capitolul 11.)

Sistemele cu formarea de imagini color prin amestecarea a trei (și în unele cazuri două) monocromatice sau apropiate de acestea pot utiliza amestecuri spațiale simultane sau alternante în timp. Pentru formarea imaginilor în culori vizibile, cele mai frecvente sunt componentele roșu (R), verde (G) și albastru (B) cu lungimi de undă de 700; 546,1, respectiv 435,8 nm.

Principiul de funcționare a unui tub intensificator de imagine color de transfer direct cu amestecarea spațială a componentelor monocromatice este ilustrat în Fig. 8.11. VOE 2 de intrare situat în carcasa tubului intensificator de imagine 1 este format din fibre optice subțiri, care sunt atât fibre optice, cât și filtre optice (2r, 2g și 2c în figură). Aceste filtre sunt grupate în triade RGB distribuite uniform pe secțiunea HEE.

Fotocathode 4, depus pe suprafața interioară a VOE, are o sensibilitate destul de uniformă pe întreaga regiune de transmisie a fluxurilor monocromatice R, G și B. În interiorul carcasei 1, este instalat MCP 5, ale căror capilare au același diametru ca și fibrele VOE 2. Fiecare gaură a canalului MCP este proiecția fibrei corespunzătoare VOE 2 pe suprafața MCP. Filmele conductive sunt aplicate pe fețele de intrare și ieșire ale MCP. Fereastra de ieșire 3 a convertorului constă dintr-un geam cu ecran 6, o peliculă conductivă translucidă 7 și un număr mare de boabe de strălucire roșu fosfor (3r), verde (3G) și albastru (Sv), care sunt, de asemenea, grupate în triade RGB și distribuite uniform pe suprafața ecranului. Structura și locația acestor triade sunt conjugate prin MCP ținând cont de panta canalelor sale cu structura triadelor pe suprafața VOE 2. Tensiunile constante se aplică la electrozii tuburilor intensificatoare de imagine, ale căror valori aproximative sunt prezentate în Fig. 8.11.

Datorită distanței mici între fotocathode și MCP (de ordinul de 0,1 mm), electronii nu se împrăștie și se abat, ci sunt accelerate de un câmp electric (-180 V; pământ) și practic, fără pierderi, cad în deschiderile de intrare ale canalelor MCP situate vizavi de filtre.

Circuitul convertizorului descris poate fi modificat, de exemplu, prin realizarea unui VOE de intrare sub forma unei plăci de fibră, pe suprafața căreia se aplică filtre RGB din rășini poliamidice. VOE-uri identice pot fi instalate la intrarea și la ieșirea tubului intensificator de imagine, iar fotocathodul și fosforul ecranului au caracteristici spectrale destul de uniforme pe întregul interval de operare al spectrului.

O altă schemă pentru obținerea unei imagini color cu amestecarea simultană a componentelor monocromatice este prezentată în Fig. 8.12. Dispozitivul conține

Fig. 8.12. Diagrama bloc a unui dispozitiv bazat pe metoda de amestecare simultană

Obiectivul 1, ocular 3, unitate de divizare a culorilor 4, constând din două oglinzi 6, 7 cu acoperire dicroică și oglindă 8 cu o acoperire reflectorizantă neutră, blocul 2 din trei canale, fiecare conținând respectiv EOP2 EOP2 și EOP3 cu fosfori diferiți (de exemplu , Tubul intensificator de imagine are un fosfor cu o strălucire în regiunea I, un tub intensificator de imagine 2 în regiunea b și regiunea intensificatoare de imagini din regiunea B) și o imagine de ieșire care combină unitatea 5, constând din două oglinzi 9, 10 cu o acoperire reflectorizantă translucidă și o oglindă 11.

Fiecare dintre canalele blocului 2 este un amplificator de luminozitate a imaginii dintr-un interval spectral dat. Ca rezultat al amestecării aditive a imaginilor de culori roșu, albastru și verde, realizate folosind unitatea de ieșire 5, observatorul prin ocularul 3 percepe o imagine color a obiectului.

În locul tuburilor de intensificare a imaginii cu fosfori de culoare în fiecare canal, pot fi utilizate intensificatoare de imagine cu fosfori albi, dar apoi filtrele K, O, B trebuie să fie plasate în spatele tuburilor intensificatoare de imagine, câte unul în fiecare canal.

Dacă nu amestecați trei, ci două radiații monocromatice pentru a forma o imagine color, puteți crea un NVD color, funcționând conform schemei prezentate în Fig. 8.13, unde 1 și 2 sunt filtre, fiecare dintre care transmite una dintre radiațiile mixte, 3 - lentile ale canalelor stânga și dreapta, 4 - OEP 1K (cu fosfor roșu), 5 - tub intensificator de imagine 2s (cu fosfor verde), 6 - bloc prismă , 7 - oculare pentru ochiul drept și stâng al observatorului.

Ca urmare a obținerii unor fluxuri de lumină diferite în ochii stânga și dreapta conform unei astfel de scheme, se formează o imagine color (cvasi-culoare) la nivelul percepției psihofizice.

NVD-ul color, construit pe principiul amestecării succesive a componentelor monocromatice (culori) (Fig. 8.14), conține o lentilă 1, un intensificator optic 2, un ocular 3 și un modulator sub forma a două discuri cu filtre optice, dintre care unul (4) este plasat în fața fotoconductorului , iar al doilea (5) - în spatele ecranului său. Discurile 4 și 5 sunt montate rigid pe axa 6 a motorului 7 și conțin sectoare cu filtre I, B, B și

Filtre cu aceeași culoare de pe ambele discuri 4 și 5 sunt aliniate, adică una după cealaltă de-a lungul axei optice. Ecranul tubului intensificator de imagine este acoperit cu un fosfor alb. Pe discul 4, amplasat în fața fotocathodei tubului intensificator de imagine 2, filtrele sunt instalate cu maxima de transmisie în intervalele spectrale cu unde scurte, medii și cu undă lungă ale intervalului selectat.

Mulțumiri viteza mare Rotația discurilor 4 și 5 (cel puțin 3000 rpm) și inerția aparatului vizual uman determină o amestecare aditivă de componente monocromatice (culori) reproduse secvențial. Ca urmare, imaginea obiectului format pe ecranul tubului intensificator de imagine 2 este percepută prin ocular

3 în culoare.

Avantajele unui astfel de dispozitiv sunt simplitatea implementării și absența problemelor asociate cu combinația de imagini monocromatice individuale (de exemplu, I, B, C).

Tub intensificator de imagine
vezi Electronice-optice ...
Tub intensificator de imagine
cm. …
Tub intensificator de imagine în dicționarul Sinonimelor limbii ruse.
Tub intensificator de imagine
vezi Electronice-optice ...
CONVERTOR ELECTRON-OPTIC În termeni medicali:
(eop) un dispozitiv bazat pe efectul fotoelectric, conceput pentru a transforma o imagine invizibilă pentru ochi într-o imagine vizibilă sau pentru a îmbunătăți o imagine vizibilă; la ...
CONVERTOR ELECTRON-OPTIC în Dicționarul mare enciclopedic:
(EOP) este un dispozitiv fotoelectronic în vid pentru transformarea unei imagini a unui obiect care nu este vizibil ochiului (în infraroșu, ultraviolete sau raze X) în vizibile sau ...
CONVERTER OPTIC ELECTRONIC
convertor (EOP), un dispozitiv fotoelectronic în vid pentru transformarea unui obiect invizibil pentru ochi (în infraroșu, ultraviolete și raze X) în vizibile sau ...
METODA STEREOTAXIEI în Marea Enciclopedie sovietică, TSB:
metoda, stereotaxia (din taxele stereo ... și din grecești. locație), un set de tehnici și calcule, care să permită repere craniene și intracerebrale externe cu ...
Fotografie cu raze X în Marea Enciclopedie sovietică, TSB:
fotografierea, înregistrarea fotografică sau video-magnetică a imaginii din umbră a diferitelor obiecte obținute prin scanarea lor cu raze X (RL) și afișarea structurii interne ...
ECHIPAMENT X-RAY în Marea Enciclopedie sovietică, TSB:
echipamente medicale, un set de echipamente pentru utilizarea radiografiei în medicină. R. a. Proiectat pentru diagnosticarea radioterapiei și radioterapia. Ea include ...
CAMERA LUMINESCENTĂ în Marea Enciclopedie sovietică, TSB:
aparat de fotografiat, camera de scintilație, dispozitiv pentru observarea și înregistrarea traiectoriei (urme, piste) a particulelor ionizante, bazate pe proprietatea fosforilor (scintilatoare) de a străluci ...
OPTIC ELECTRONIC în marele dicționar enciclopedic rus:
CONVERTER ELECTRON-OPTIC (EOP), un dispozitiv fotoelectronic în vid pentru transformarea unui obiect care nu este vizibil ochiului (în radiații IR, UV sau X) în ...
CONVERTOR ELECTRON-OPTIC în dicționarul modern explicativ, TSB:
(EOP), un dispozitiv fotoelectronic în vid pentru transformarea unei imagini a unui obiect care nu este vizibil ochiului (în infraroșu, ultraviolete sau raze X) într-un ...

(EOP), un dispozitiv fotoelectronic în vid pentru transformarea unui obiect invizibil pentru ochi (în razele IR, UV și X) într-unul vizibil sau pentru îmbunătățirea luminozității unei imagini vizibile. Baza intensificatorului de imagine este conversia opticii. sau radiografie. imagini într-una electronică folosind un fotocathode, apoi o imagine electronică într-o imagine ușoară (vizibilă) obținută pe un ecran catodoluminescent (vezi CATODOLUMINESCENȚĂ, LUMINOPORI).

În tubul intensificator de imagine (Fig.), Imaginea obiectului A este proiectată folosind lentila O pe fotocathode Ф (când se utilizează raze X, imaginea umbre a obiectului este proiectată direct pe fotocathode). Radiația de la obiect determină o emisie de fotoelectron de pe suprafața fotocathodei, iar valoarea de emisie cu dec. secțiuni din acestea din urmă se modifică în conformitate cu distribuția luminozității imaginii proiectate pe ea. Fotoelectronii sunt accelerati electric. câmp în zona dintre fotocathode și ecran, concentrați-vă printr-o lentilă electronică (electrod de focalizare FE) și ecranul bombardez E., provocând luminiscența acestuia. Intensitatea strălucirii punctelor individuale de pe ecran depinde de densitatea fluxului fotoelectron, în urma căreia pe ecran apare o imagine vizibilă a obiectului. Există intensificatori de imagine cu o singură și mai multe camere (în cascadă); acestea din urmă sunt urmate. conectarea a două sau mai multe tuburi de intensificare a imaginii cu o singură cameră.

Naib. Tuburile intensificatoare electrostatice sunt utilizate pe scară largă. focalizare, în care imaginea este transferată de un electrostatic aximetric axex neomogen. câmp - câmp lentile electronice. În aceste intensificatoare de imagine, câmpul lentilei de imersie (catod) se formează între fotocathode și anod, realizate de obicei sub forma unui con trunchiat, orientat spre o bază mai mică față de catod; potențialul anodului este egal cu potențialul ecranului situat direct în spatele anodului. Obiectivul colectează electronii emiți de fiecare punct al fotocathodei în grinzi înguste, care pe ecran creează o imagine luminoasă care este similară geometric cu imaginea proiectată. Tuburile intensificatoare de imagine cu sisteme de focalizare creează imagini destul de bune cu o rezoluție de câteva. zeci de linii / mm. Obiectivul transferă imaginea cu o reducere de câteva. ori, ceea ce crește luminozitatea ecranului cu\u003e \u003d 10 ori; prezența unui electrod anodic cu o gaură mică pe partea catodului reduce semnificativ optica. feedback, protejând catodul de expunerea la radiațiile ecranului.

Rezoluția tubului intensificator de imagine cu electrostatic. focalizarea și un catod plat și un ecran este limitat de aberațiile lentilelor electronice: două geometrice - astigmatismul și curbura suprafeței imaginii - și cromatice, cauzate de răspândirea în viteze și unghiuri de emisie a electronilor emise de fotocathode. Este fundamental imposibil de a reduce aberațiile prin deschidere într-un tub intensificator de imagine, deoarece transferul de imagine este efectuat de un fascicul larg de electroni care iese de pe întreaga suprafață a catodului și este perceput de întreaga suprafață a ecranului. Aberrații naib. reduceți semnificativ limita de rezoluție pe partea periferică a ecranului, pe măsură ce vă îndepărtați de axă, rezoluția scade de 10-15 ori. Când utilizați grinzi largi, apare și el deformare.

O creștere suplimentară a h Ф a fost obținută prin combinarea a două traductoare într-o carcasă de vid. În aceste dispozitive, este instalată o partiție transparentă între fotocathode de intrare și ecranul de ieșire, este creat un ecran luminiscent pe o parte (din partea fotocathodei de intrare), iar un fotocathode este iluminat pe cealaltă parte (din partea ecranului de ieșire) de lumina emisă din interior. ecran. Astfel de intensificatori de imagine aveau h Ф ~ 10 4, limita de rezoluție era de până la 50 perechi linie / mm în centru și până la 10-15 perechi linie / mm la marginile ecranului. Acești intensificatori de imagine nu sunt folosiți pe scară largă din cauza tehnologiei. dificultăți asociate cu necesitatea de a obține într-un volum vid două fotocathode suficient de eficiente și două ecrane luminescente.

Tuburile de intensificare a imaginii au fost îmbunătățite semnificativ folosind plăci de fibră de sticlă concave plate. Proiectat pe partea plată a fibrei optice de intrare. imaginea plăcii (VOP) (Fig. 2) fără distorsiune trece pe partea sa concavă, la care este format un fotocathode. Cu un obiectiv electronic, imaginea este transferată pe ecranul creat pe partea concavă a VOP-ului de ieșire, iar imaginea este observată pe partea sa plată. Forma concavă a catodului și a ecranului vă permite să transferați imaginea de la min. distorsiuni. Se numesc tuburi de intensificare a imaginii cu o cameră cu VOP la intrare și ieșire. tuburi modulatoare intensificatoare de imagini (module) și sunt utilizate pe scară largă în dispozitivele de vedere nocturnă. Este posibil să se creeze tuburi intensificatoare de imagine cu două și trei module, în care partea plană a HOP-ului de ieșire a primului modul este contact optic conectat la VOP-ul de intrare al celui de-al doilea modul. Intensificatorii de imagini cu două module oferă o îmbunătățire a luminozității de până la (4 -6) · 10 3 cd / m 2 · lx cu o rezoluție în centrul ecranului de până la 50 de perechi de linii / mm și până la 25-30 de perechi de linii / mm la marginile ecranului. Cu astfel de amplificări, este posibil să se înregistreze plecarea de pe fotocathode Dep. Prin urmare, electronii, îmbunătățirea suplimentară a luminozității este imposibilă, deoarece nu extinde cantitatea de informații convertite.

Fig. 2. Schema tuburilor intensificatoare de imagine cu focalizare electrostatică: placă cu fibră optică cu 1 intrare (FOP); 2- fotocathode; 3 - GP de ieșire; 4-screen; 5 -.

Fig. 3. Schema tubului intensificator de imagine cu o placă microcanală: 1 - fotocatod; 2 - ecran; 3 - placă microcanală.

Intensificator de imagine cu magn. focalizarea nu este larg răspândită din cauza volumului mare și a greutății mari. sisteme de focalizare.

Rentg. Tuburile intensificatoare de imagine (REOP) sunt semnificativ diferite de cele optice. În ele există o conversie de trei ori a imaginii: optică. imaginea obținută pe ecranul fluorescent primar din cauza razelor X. razele care trec prin obiectul studiat excită emisia de fotoelectron a fotocathodei; imagine electronică electrică câmpul este transferat pe ecranul luminiscent de ieșire, excitând strălucirea lui. Ecranul luminiscent primar este format pe o peliculă transparentă subțire, este creat un fotocathode pe partea din spate, care asigură transferul imaginii de pe ecranul primar la fotocathode de la min. distorsiuni. Imaginea electronică de pe fotocathode este transferată pe ecran cu o reducere de zece ori. Câștigul total în REOP atinge câteva. mii cd / m2

Tuburile intensificatoare de imagine sunt utilizate în tehnologia infraroșu, spectroscopie, medicină, fizică nucleară, televiziune, pentru a converti imaginile cu ultrasunete în vizibile (vezi Vizualizarea câmpurilor de sunet).

Lit .: Kozelkin V.V., Usoltsev I.F., Bazele tehnologiei infraroșii, ediția a III-a, M., 1985; Seidel I. H., Kurenkov G.I., Electron-optic, M., 1970.

A. A. Zhigarev.

Enciclopedia fizică. În 5 volume. - M .: Enciclopedia sovietică. Redactor șef A. M. Prokhorov. 1988 .

. - Dispozitiv de vid fotoelectronic (EOP) proiectat pentru a converti radiațiile invizibile (infraroșu, ultraviolete, raze X) în vizibile și, în același timp, să-i sporească luminozitatea. Cel mai simplu tub intensificator de imagine este format (vezi.) Din sticlă ... ... Enciclopedie politehnică mare

Dispozitiv fotoelectronic în vid pentru transformarea unui obiect invizibil pentru ochi (în infraroșu, ultraviolete sau raze X) într-o imagine vizibilă sau pentru îmbunătățirea luminozității unei imagini vizibile. Optică electronică ... ... Enciclopedia tehnologiei

- (EOP), un dispozitiv fotoelectronic în vid pentru a transforma un obiect invizibil pentru ochi (în infraroșu, raze UV \u200b\u200bsau X) într-unul vizibil sau pentru a spori luminozitatea unei imagini vizibile. Într-un tub intensificator de imagine, o imagine optică sau cu raze X ... ... Dicționar enciclopedic

convertor optic de electroni - elektroninis optinis status keitiklis T Sritis automatika atitikmenys: angl. convertor optic de electroni; traductor electrooptical vok. electronenoptischer Wandler, m. rus. convertor optic de electroni, m pranc. convertisseur ... ... Automatikos terminų žodynas

convertor optic de electroni - elektroninis optinis status cheitiklis T sritis fizika atitikmenys: angl. convertor optic electron vok. electronenoptischer Wandler, m. rus. convertor optic de electroni, m pranc. convertisseur électronique optique, m; transformateur ... ... Fizikos terminų žodynas

- dispozitiv fotoelectronic vid (EOP), destinat. pentru transformarea unei imagini invizibile pentru ochi (în raze IR, UV sau X) într-o vizibilă sau care servește pentru a spori luminozitatea imaginii vizibile. Cel mai simplu tub intensificator de imagine este format dintr-un ... Mare dicționar politehnic enciclopedic

- (EOP) un dispozitiv bazat pe efectul fotoelectric, conceput pentru a transforma o imagine invizibilă pentru ochi într-o imagine vizibilă sau pentru a îmbunătăți o imagine vizibilă; în medicină este utilizat în studii în infraroșu sau ultraviolete ... ... Mare dicționar medical

Baza electronică-optică telescop alcătuiește intensificatorul de imagine. Traductor electronic optic (tub intensificator de imagine) imaginea este numită dispozitiv electrovacuum care transformă o imagine optică a unei compoziții spectrale (de exemplu, UV, IR) într-o imagine electronică intermediară, și apoi din electronică în vizibilă.

Convertizoarele electronice-optice (EOP) aparțin grupului de dispozitive electrovacuum cu un catod fotoelectronic rece.

Convertizoarele electronice-optice (intensificatoare de imagine) sunt clasificate în funcție de o serie de semne.

După natura impactului asupra fluxului de radiații din obiect:

Convertoare spectrale (NVD activ);

Amplificatori de luminozitate (NVD pasiv).

În funcție de aria de lucru a spectrului:

Pentru regiunea vizibilă a spectrului;

Pentru infraroșu aproape;

Pentru regiunea ultravioletă aproape;

Convertoare de raze X raze.

Conform schemei de construcție (proiectare):

După numărul de camere sau stări de amplificare;

Principiul focalizării fasciculelor de electroni;

Metoda de amplificare a fotocathodei.

Principiul de funcționare a convertoarelor electronice-optice, în ciuda unei mari varietăți de circuite și proiectări, se bazează pe fenomene fizice care decurg din funcționarea fotocathodilor, a sistemelor de focalizare a electronilor și a ecranelor luminescente.

Cel mai simplu tub intensificator de imagine este un vas cilindric de sticlă evacuat la o presiune de 10 -3 PA ... 10 -4 PA pe o parte a căreia există un fotocathod translucid, iar pe celălalt un ecran fluorescent (Fig. 6).

Fig. 6. - Schema dispozitivului de intensificare a imaginii

1 - balon; 2 - fotocathode; 3 - inel catodic;

4 - deschidere; 5 - cilindru cu anod; 6 - ecran

Un ecran electrostatic este creat între ecran și fotocathode, cu o diferență de potențial între ele de 10 ... 30 kV.

Vacumul ridicat asigură mișcarea aproape nelimitată a electronilor fotocathodului către anod (ecran).

Fotocatod.

Straturi subțire translucide de semiconductori complexe cu proprietatea unui efect fotoelectric extern sub acțiunea unui flux de lumină sunt utilizate ca fotocathode în tuburile intensificatoare de imagine.

Fotocathodele translucide funcționează într-un mod „lumen” atunci când fluxul de lumină trece prin baza de sticlă sau cuarț a fotocathodei și provoacă emisia de electroni de pe suprafața interioară a fotocathodului orientat spre ecran (anod).

Prin urmare, grosimea fotocathodelor translucide este mică și se ridică la câteva sute de straturi moleculare.

În intensificatorul de imagine aplica trei tipuri de fotocathode :

Argint - oxigen - cesiu - pentru intensificatoare de imagine cu o cameră, care sunt de obicei utilizate în NVD activ;

Fotocathode multi-alcaline utilizate în prima cameră de intensificare a imaginii cu mai multe camere dispozitive pasive de vedere nocturnă;

Antimoniu - fotocathode de cesiu utilizate în cascade ulterioare de intensificatoare de imagini cu mai multe camere;

Arsenidă de galiu.

Ecran.

Un strat de fosfor aplicat pe peretele din spate al balonului sau pe o placă de sticlă sau mica fixată în acesta este utilizat ca ecran în tubul intensificator de imagine.

Substanță fosforică constădin trei componente:

Substanța principală (sulf și compuși de seleniu din zinc și cadmiu);

Un activator care asigură spectrul necesar și, într-o măsură semnificativă, intensitatea strălucirii (impuritățile cuprului, manganului și altor metale);

Pepenele care asigură uniformitatea și rezistența fosforului (litiu, sodiu, săruri de potasiu etc.).

Grosimea stratului de fosfor trebuie să fie astfel încât strălucirea datorită acțiunii fasciculelor de electroni să treacă prin grosimea ecranului.

Rezoluția ecranului depinde, în final, de grăunțimea acestuia.

Fluxul luminos, incident pe fotocathode, selectează un electron care, sub influența unui câmp electrostatic, este îndreptat către ecran și capătă energie cinetică

necesare pentru perforarea unei pelicule de aluminiu și excitarea unui ecran cu fosfor. Ca rezultat al excitației, fotonii sunt studiați.

Dacă imaginea unui obiect este construită pe fotocathode de fluxul de lumină, este evident că fluxul de electroni va purta informații despre această imagine.

Bombardarea electronică a ecranului face ca acesta din urmă să strălucească. Ca urmare a luminiscenței, pe suprafața ecranului apare o imagine luminoasă a obiectelor proiectate pe fotocathode.

Deoarece energia electronilor este aproximativ proporțională cu tensiunea accelerată, luminozitatea ecranului crește odată cu această tensiune. Acest lucru face posibilă considerarea celui mai simplu tub intensificator de imagine ca un amplificator de luminozitate și crearea de intensificatoare de imagine cu mai multe camere, care sunt o conexiune în serie de intensificatoare de imagine cu o cameră.

Convertoare cu mai multe camere constau din două, trei sau mai multe camere dispuse astfel încât fotocathodul camerei ulterioare să fie aplicat pe o placă de pe ecranul camerei anterioare. În tuburile intensificatoare de imagine utilizate în NVD, toate elementele cascade sunt situate într-un bec comun de sticlă pentru ele.

Camerele cu intensificatoare de imagini cu mai multe camere pot fi, de asemenea, interconectate folosind sisteme de lentile intermediare sau optică din fibră de sticlă.

Imaginea de pe ecranul celui mai simplu tub intensificator de imagine este mai puțin distinctă și mai puțin de contrast decât pe fotocathode. Acest lucru se explică prin faptul că fiecare punct al imaginii de pe fotocathode, atunci când este transferat de electroni pe ecran, este transformat într-un loc, care se numește cerc de împrăștiere.

Cercul de împrăștiere apare deoarece electronii emiși de pe fotocathode au vectori cu viteze liniare diferite ca mărime și direcție și se deplasează de-a lungul diferitelor traiectorii.

Pentru ca vectorii de viteză liniară să fie paraleli cu axa longitudinală a tubului intensificator de imagine, se creează un câmp electrostatic.

Diametrul cercului de împrăștiere poate fi determinat după formula:

, (3)

unde este distanța dintre ecran și fotocathode;

Tensiunea anodică;

Cea mai mare energie inițială a electronilor în volți electrici.

Când și amploarea cercului de împrăștiere

Diametrul cercului de împrăștiere determină puterea de rezolvare a tubului intensificator de imagine, care este estimat de lumile standard.

Nu este posibilă reducerea diametrului de împrăștiere prin scăderea L sau creșterea U a datorită scăderii contrastului cu creșterea luminozității și a posibilității unei defecțiuni electrice a tubului intensificator de imagine.

Prin urmare, pentru a reduce cercul de împrăștiere și pentru a îmbunătăți calitatea imaginii pe ecran, special sisteme de focalizare.

Sisteme de focalizare.

Ele pot fi de trei tipuri:

Electric;

Magnetic

Amestecat.

În cazul general, în sistemele de focalizare este creat un câmp electrostatic sau magnetic, care schimbă calea electronilor într-un mod similar cu schimbarea traseului razelor optice de către piese optice.

Prin urmare, un dispozitiv care asigură o schimbare a traiectoriei electronilor în sistemele de focalizare se numește lentile electronice electrostatice și magnetice.

Recent, sunt aplicate 2 noi tipuri de tuburi intensificatoare de câștig mare, care pot fi atribuite cascadelor și celor cu mai multe camere:

Tuburi intensificatoare de imagine folosind emisii secundare de electroni într-o "cruce";

IC-uri cu câștig mare bazate pe un circuit distribuit cu diode emițătoare.

Tuburi de intensificare a imaginii cu o singură cameră, cu amplificator cu microcanel și șaibe de fibră.

1. Tuburi intensificatoare de imagine care utilizează emisii secundare de electroni într-o "cruce".

Este format dintr-un fotocathode de intrare, o serie de diode cu film subțire și un ecran.

Fotoelectronii sunt permise pe stratul exterior al primei diode și provoacă emisii secundare de electroni din partea opusă a diodei cu un coeficient de emisie secundar de aproximativ 6. Chiar și procesul de reducere a electronilor se repetă ...

Avantaj - ușurință de fabricație, datorită prezenței unui fotocathode.

Dezavantaje:

Aberație cromatică mai mare datorită vitezei inițiale mai mari a electronilor secundari;

Mai puțin contrast de imagine;

Rezistență mecanică scăzută a diodelor subțiri;

Consumul mare de greutate și energie al sistemului de focalizare magnetică.

Pentru a elimina aceste neajunsuri, s-au dezvoltat tuburi intensificatoare de imagine cu diode din filme cu densitate mică. Structura poroasă a filmelor (emițătorul KC1 pe o peliculă de aluminiu) face posibilă extragerea majorității electronilor secundari.