Прилад ЕОП. Електронно-оптичні перетворювачі зображення. Умножитель напруги ЕОП

ЕЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ (ЕОП) - для перетворення невидимого оком зображення об'єкту (в ІЧ, УFі рентген. Променях) у видиме і для посилення яскравості зображення.

В ЕОП (рис. 1) відбувається подвійне перетворення зображення: опт. або рентген. зображення за допомогою 1 перетворюється в електронне, до-рої далі на люмінесцентному екрані 3 перетвориться у видиме або в зображення більшої яскравості. Електрони, що випускаються катодом електрони прискорюються електричні. полем 2 і набувають енергії, достатньої для порушення світіння екрана. Так відбувається посилення яскравості зображення.

Мал. 1. Схема плоского електронно-оптичного перетворювача: 1-фотокатод; 2-електричне поле; 3-люмінесцентний екран.

Спектральні характеристики чутливості фотокатода і яскравості світіння люмінесцентного екрану можуть мати максимуми в разл. діапазонах довжин хвиль, тому, в загальному випадку, відбувається перенесення зображення з однієї спектральної області в іншу.

Якщо електрони, що випускаються від. малим елементом фотокатода, переносяться електричні. полем на відповідний малий елемент люмінесцентного екрану, то на екрані створюється зображення, що складається з безлічі елементів відображення, геометрично подібне зображення, що проектується на фотокатод. Оскільки струм з кожного елемента фотокатода пропорційний падаючому на нього світлового потоку, а яскравість світіння елементів екрану (при помірній струму) лінійно пов'язана з величиною приходить на нього струму, розподіл яскравості світіння по екрану досить точно відтворює розподіл освітленості по фотокатоду. T. о., Зображення на екрані і за формою і за яскравістю відтворює зображення, що проектується на фотокатод.

параметри ЕОП. Осн. параметром ЕОП є коеф. перетворення, або величина посилення світлового потоку h Ф, що визначається як відношення, випромінюваного екраном Ф е, до світлового потоку, що падає на фотокатод Ф к. При чутливості фотокатода k ф, ускоряющем (анодном) U a і світловий віддачі екрану k е коеф. перетворення

ЕОП, що використовуються для посилення яскравості зображення, характеризуються коеф. посилення яскравості h В, Який визначається як відношення яскравості світіння екрана до освітленості фотокатода і вимірюваним в кд / м 2 · лк. При однакових розмірах екрану і фотокатода (перенесення зображення в масштабі 1: 1) величини коеф. посилення яскравості і коеф. перетворення пов'язані співвідношенням h В \u003d H Ф / p. Для збільшення яскравості світіння екрана при тих же значеннях параметрів k ф, k е, U a часто використовують перенесення зображення зі зменшенням. Якщо лінійний розмір (діаметр) екрана в 1 / Г раз (Г - коеф. Збільшення) менше діаметра фотокатода, яскравість світіння екрана зростає в Г 2 раз, т. Е. Коеф. посилення яскравості збільшується в Г 2 раз (див. Збільшення оптичне).

Другим параметром ЕОП, що характеризує збереження чіткості зображення, є роздільна здатність R. Межа дозволу ЕОП оцінюється найбільшою кількістю чергуються світлих і темних смуг (ліній) штрихового тест-об'єкта на 1 мм зображення, видимих \u200b\u200bокремо. Одиниця виміру межі дозволу- пара ліній / мм. Якість зображення, що створюється на екрані ЕОП, оцінюється також збереженням контрасту , Що визначається як відношення різниці яркостей наиб. світлих і наиб. темних ділянок зображення до суми яркостей. При збереженні контрасту можливо роздільне бачення елементів зображення з незначно відрізняються яркостямі.

До параметрів ЕОП відносять також ставлення сигнал / шум. Шум, що спостерігається у вигляді безладних флуктуацій яскравості елементів екрану, пояснюється статистич. природою виходу електронів з фотокатода і випромінювання квантів світла екраном. При співмірності величин сигналу і шуму зображення перестає бути помітним, тому величина шуму визначає хв. освітленість об'єктів, необхідну для їх спостереження за допомогою ЕОП.

типи ЕОП. За способом перенесення електронного зображення з фотокатода на люмінесцентний екран ЕОП поділяються на три види: ЕОП з паралельним переносом зображення однорідним електростатіч. полем (плоскі ЕОП), ЕОП з електростатіч. фокусуванням і ЕОП з магн. фокусуванням.

Найпростіші ЕОП з плоскопараллельнимі фотокатодом і екраном і перенесенням зображення однорідним електростатіч. полем не набули поширення через низку недоліків: порівняно невеликого коеф. перетворення, недостатньою роздільної здатності, малої контрастності зображення. Збільшення h Ф і R підвищенням прискорює (анодного) напруги обмежена можливістю електричні. пробою і виникнення автоелектронної емісії з катода. Зниження контрастності пояснюється оптич. зворотним зв'язком: екрану висвітлює фотокатод, що випускаються катодом електрони збуджують розсіяне світіння екрана (фон), що знижує контраст.

Наїб. поширення набули ЕОП з електростатіч. фокусуванням, у яких брало зображення переноситься неоднорідним осесиметричним електростатіч. полем - полем електронної лінзи. У цих ЕОП поле иммерсионной (катодного) лінзи формується між фотокатодом і анодом, виконуваних зазвичай у вигляді усіченого конуса, зверненого меншим підставою до катода; потенціал анода дорівнює потенціалу екрану, розташованого безпосередньо за анодом. Лінза збирає електрони, що випускаються кожною точкою фотокатода, в вузькі пучки, к-які на екрані створюють світиться зображення, геометрично подібне зображення, що проектується на катод. ЕОП з фокусирующими системами створюють досить хороші зображення з роздільною здатністю в дек. десятків пар ліній / мм. Лінза переносить зображення зі зменшенням в дек. раз, що збільшує яскравість світіння екрана в\u003e \u003d 10 разів; наявність анодного електрода з невеликим отвором з боку катода помітно зменшує оптич. зворотній зв'язок, Екрануючи катод від засвічування випромінюванням екрану.

Роздільна здатність ЕОП з електростатіч. фокусуванням і плоскими катодом і екраном обмежується аберацією електронних лінз: двома геометричними - астигматизмом і викривленням поверхні зображення-і хроматичної, спричиненої розкидом швидкостей і кутів вильоту електронів, що випускаються фотокатодом. Зменшення аберацій диафрагмированием в ЕОП принципово неможливо, т. К. Перенесення зображення здійснюється широким, що виходять з усією поверхні катода і більш прийнятною всією поверхнею екрана. Аберації наиб. помітно знижують межа дозволу на периферійній частині екрану, в міру віддалення від осі дозвіл зменшується в 10-15 разів. При використанні широких пучків проявляється також дисторсия.

Якість зображення покращився в ЕОП з фотокатодом і екраном ввігнутої форми. Такі ЕОП з викривленими поверхнями об'єкта (катода) і зображення (екрана) дозволили отримувати при h Ф (35) х 10 2 межа дозволу до 40-50 пар ліній / мм в центрі і до 15-20 пар ліній / мм у краю екрану. Недоліком таких ЕОП було незручність, пов'язане з необхідністю проектувати зображення на опуклий фотокатод і розглядати його на опуклому екрані.

Подальше підвищення h Ф було досягнуто поєднанням двох перетворювачів в одній вакуумній оболонці. У цих приладах між вхідним фотокатодом і вихідним екраном встановлюється прозора перегородка, на одній стороні к-рій (з боку вхідного фотокатода) створюється люмінесцентний екран, а на інший (з боку вихідного екрану) - фотокатод, освітлюваний через прозору перегородку світлом, випромінюваних внутр. екраном. Такі ЕОП мали h Ф ~ 10 4, межа дозволу до 50 пар ліній / мм в центрі і до 10-15 пар ліній / мм у країв екрану. Ці ЕОП не знайшли широкого поширення через технол. труднощів, пов'язаних з необхідністю отримання в одному вакуумному обсязі двох досить ефективних фотокатодов і двох люмінесцентних екранів.

ЕОП значно вдосконалилися з використанням плоско-увігнутих скловолоконних пластин. Чи проектоване на плоску сторону вхідних волоконно-оптичних. пластини (ВОП) зображення (рис. 2) без спотворень переходить на її увігнуту сторону, на к-рій сформований фотокатод. Електронної лінзою зображення переноситься на екран, створений на увігнутій стороні вихідний ВОП, а зображення спостерігається на її плоскому боці. Увігнута форма катода і екрану дозволяє перенести зображення з хв. спотвореннями. Однокамерні ЕОП з ВОП на вході і виході зв. модульними ЕОП (модулі) і широко використовуються в приладах нічного бачення. Можливе створення дво- і трёхмодульних ЕОП, в яких брало плоска сторона вихідний ВОП першого модуля оптичним контактом з'єднується із вхідними ВОП другого модуля. Двухмодульной ЕОП забезпечують посилення яскравості до (4 -6) · 10 3 кд / м 2 · лк при вирішенні в центрі екрану до 50 пар ліній / мм і до 25-30 пар ліній / мм у країв екрану. При таких посилення спроможності реєстрація вильоту з фотокатода отд. електронів, тому подальше посилення яскравості недоцільно, т. к. не має права продовжувати обсягу преобразуемой інформації.

Мал. 2. Схема ЕОП з електростатичним фокусуванням: 1-вхідні волоконно-оптична пластина (ВОП); 2 фотокатод; 3 - вихідна ВОП; 4-екран; 5 - анод.

Поряд з удосконаленням ЕОП з електростатіч. фокусуванням удосконалювалися плоскі прилади. Особливо високі параметри отримані у плоских ЕОП (рис. 3), в яких брало перенесення зображення з катода на екран здійснюєтьсяканальним вторинним електронним помножувачем - мікроканальной пластиною (МКП). Мікроканальних пластини, що виготовляються зі скла з високим коеф. вторинної емісії, підсилюють проходить крізь канали електронний потік в ~ 10 3 разів. За рахунок посилення в МКП загальний коеф. перетворення ЕОП досягає (20-25) · 10 3 при дозволі до 40 пар ліній / мм.

Мал. 3. Схема ЕОП з мікроканальной пластиною: 1 - фотокатод; 2 - екран; 3 - микроканальная пластина.

ЕОП з магн. фокусуванням не набули широкого поширення через громіздкість і великої ваги магн. фокусирующих систем.

Рентген. ЕОП (РЕОП) істотно відрізняються від оптичних. У них відбувається триразове перетворення зображення: опт. зображення, що отримується на первинному люмінесцентному екрані за рахунок рентген. променів, що пройшли крізь досліджуваний об'єкт, збуджує фотокатода; електронне зображення електричні. полем переноситься на вихідний люмінесцентний екран, збуджуючи його світіння. Первинний люмінесцентний екран формується на тонкій прозорій плівці, на зворотному боці к-рій створюється фотокатод, що забезпечує перенесення зображення з первинного екрану на фотокатод з хв. спотвореннями. Електронне зображення з фотокатода переноситься на екран з десятикратним зменшенням. Загальне посилення в РЕОП досягає дек. тисяч кд / м 2. лк.

У деяких типах ЕОП зображення реєструється матрицею з електроночувствіт. елементів (в кількості 10 100), що використовується замість люмінесцентного екрану.

ЕОП застосовуються в ІК-техніці, спектроскопії, медицині, телебаченні, для перетворення УЗ-зображення у видиме (див. Візуалізація звукових полів).

Літ .: Козелкин В. В., Усольцев І. Ф., Основи інфрачервоної техніки, 3 вид., M., 1985; Зайдель І. H., куріння-ков Г. І., Електронно-оптичні перетворювачі, M., 1970.

А. А. Жигарев.

Окрему групу оптико-електронних систем візуалізації інфрачервоних зображень складають прилади нічного бачення (ПНВ), в яких в якості приймача і перетворювача оптичного сигналу ближнього інфрачервоного діапазону в видиме зображення використовується електронно-оптичний перетворювач (ЕОП) - електровакуумний прилад, призначений для перетворення спектрального складу випромінювання і (або) посилення яскравості зображення. Фізичні принципи і механізм роботи ЕОП неодноразово розглядалися в літературі.

На рис. 8.1 представлена \u200b\u200bфункціональна схема ІКС з ЕОП так званого нульового покоління, де 1 - об'єктив, що будує інфрачервоне зображення простору об'єктів на фотокатоде 2, нанесеному на внутрішню поверхню вакуум у миро ванній скляної колби 3; 4 - система формування електронного зображення (фокусуються і прискорює система); 5 - люмінесцентний екран; 6 - окуляр; 7 - очей або будь-який пристрій для реєстрації видимого зображення (телевізійна камера, ПЗС-матриця, фотоплівка і т. П.).

Конструкція блоку живлення ЕОП зазвичай складається з двох частин: низьковольтного джерела ( «зовнішнього») і перетворювача низької напруги в висока, необхідне для створення великої різниці потенціалів (до десятків кіловольт) між анодом і фотокатодом, а також між електродами фокусує і прискорює системи і фотокатодом ( «внутрішній» джерело живлення). Споживаний при цьому струм дуже малий.

Багато параметри ЕОП і ПНВ визначаються через параметри основних вузлів

ЕОП: фотокатода, котра фокусує і відхиляє систем, екрана-анода. На рис. 8.2 наведені спектральні характеристики найбільш вживаних в ЕОП фотокатодов. Важливими параметрами і характеристиками фотокатодов також є: інтегральна і спектральна чутливість, які часто в літературі і каталогах наводяться по відношенню до світлового потоку, (наприклад, в мімроамперах на люмен), і тому для ІК-діапазону спектра вони повинні бути перераховані за відомими методиками ( см., наприклад,) до потоку випромінювання (наприклад, в мкА / Вт); щільність темпового струму при робочій температурі фотокатода-, лінійність характеристики фотокатода (енергетичної); порогова чутливість або опромінення фотокатода; розмір (робочий діаметр) фотокатода і ін.

До числа найважливіших параметрів лю - мінесцірующіх екранів-анодів сучасних ЕОП відносяться: спектральна характеристика випромінювання екрану (див., Наприклад, рис. 8.3); інтегральна яскравість світіння екрана (максимальна, мінімальна, в режимі автоматичного регулювання яскравості екрану); світловіддача, т. е. ставлення енергії, випромінюваної одиницею площі екрану, до потужності облучающих її електронів; роздільна здатність або просторово-частотна характеристика; розмір екрану; інерційність або час післясвітіння люмінофора-, яскравість темпового фону, т. е. яскравість екрану під час відсутності опромінення фотокатода, але при наявності номінального робочого живлячої ЕОП напруги (напруги між екраном-анодом і фотокатодом).

За часом післясвітіння екрани іноді ділять умовно на п'ять груп: 1) з дуже коротким післясвіченням (10-5 с), 2) з коротким (10 ~ 5 ... 10 ~ 2 с), 3) із середнім післясвіченням (10 ~ 2 ... 10 "1 с), 4) з тривалим (0,1 ... 16 с), 5) з дуже тривалим (понад 16 с).

Для візуального спостереження зазвичай вибирають люмінофори на базі легованих міддю і сріблом з'єднань ZnS і ГПБЕ, гп8 і С (18, створюють жовто - зелене свічення.

Більшість перерахованих параметрів і характеристик використовується для опису ЕОП в цілому або для визначення найважливіших специфічних параметрів і характеристик ПНВ. До їх числа зазвичай відносять:

Коефіцієнт перетворення потоку випромінювання (т |) - відношення світлового потоку, випромінюваного екраном, до потоку випромінювання, що прийшов на фотокатод;

Коефіцієнт яскравості ЕОП (гц) - відношення енергетичної яскравості екрану, оціненої конкретним приймачем при заданих умовах опромінення фотокатода, до енергетичної яскравості ідеальної дифузно відбивною пластини, оціненої тим же приймачем при тих же умовах опромінення;

Яскравість темнового фону ЕОП - яскравість світіння екрана ЕОП при відсутності опромінення фотокатода;

Розміри робочих полів (поверхонь) фотокатода і екрану ЕОП,

Електронно-оптичне збільшення ЕОП (Ге), яке дорівнює відношенню розміру зображення об'єкта на екрані ЕОП до розміру відповідного йому зображення на фотокатоде;

Динамічний діапазон опромінення, в якому працює ОЕП;

Відведення, поворот і ексцентриситет зображення, що характеризують розбіжність систем координат зображень на фотокатоде і екрані ОЕП;

Роздільна здатність (межа дозволу) ЕОП і ПНВ в цілому або просторово-частотні характеристики ЕОП і ПНВ;

Напруга живлення і споживаний струм ЕОП;

Габаритні розміри і маса; -мінімальне час напрацювання;

Тип контактів і ряд інших параметрів і характеристик конструкції ЕОП і ПНВ.

Перетворювачі нульового покоління інверторного типу, т. Е. З обертанням зображення (в США їх також називають ЕОП першого покоління - GEN1), мають плоскі вхідні і вихідні вікна вакуумованого корпусу Їх коефіцієнти перетворення досягають 1000. Основним недоліком цих

ЕОП є нерівномірний дозвіл по полю зображень, помітно снижающееся від центру до країв. Фотокатод сферичної форми і об'єктиви, кривизна зображення яких збігається з кривизною фотокатода, надмірно ускладнюють оптичну систему і тому рідко використовуються на практиці.

Для поліпшення рівномірності роздільної здатності більш прийнятно розміщення на вході і (або) на виході ЕОП волоконно-оптичних елементів (ВОЕ) - плосковогнутим волоконно-оптичних пластин. Такі прилади називають ЕОП першого покоління (в США - ОЕМ1 +). Однак при цьому ЕОП стає помітно дорожче, так як 30% його вартості і більш доводиться на ВОЕ. Крім того, застосування ВОЕ веде до додаткових оптичним втрат. Тому для поліпшення якості зображення в ЕОП інверторного типу з плоскими фотокатодами пропонується ряд рішень, з яких найбільш відома магнітна система фокусування - досить громіздка і вимагає порівняно потужних джерел живлення.

Іншим рішенням проблеми є установка мелкоструктурной сітки в отворі діафрагми, що розміщується перед анодом ЕОП. Така система фокусування дозволяє зменшити довжину ЕОП при незмінному діаметрі фотокатода і поліпшити якість зображення по полю. Прикладом ефективності цього конструктивного рішення є розробка малогабаритного ЕОП О-Бірег з робочим діаметром фотокатода 14 мм при загальному діаметрі ЕОП 30 мм і довжині 24 мм. Дозвіл ЕОП в центрі поля склало 40 ... 45, а на діаметрі 12 мм - 15 ... 20 ліній на міліметр. Чутливість фотокатода з фільтром К-17\u003e 160 мкА / лм, коефіцієнт посилення яскравості\u003e 500, яскравість темнового фону< 2-10-3 кд/м2.

Для збільшення коефіцієнта перетворення ЕОП складають з декількох каскадів (модулів). Як приклад на рис. 8.4 показано пристрій трехкаскадного ЕОП першого покоління. Вхідний ІЧ зображення будується об'єктивом на передній поверхні ВОЕ - 1 і передається на фотокатод 2 першого каскаду I.

Електронно-оптична система 3 прискорює і фокусує випускаються за рахунок фотоемісії електрони на люмінесцентному екрані 4. Отримане таким чином в каскаді I зображення передається через однотипні каскади II і III з великим посиленням по яскравості на вихідний екран 5 (екран каскаду III) і вихідний ВОЕ оптичні прискорюють системи і екрани-аноди, збільшуються від каскаду до каскаду, досягаючи кількох десятків кіловольт.

Щоб збільшити або зменшити зображення в ЕОП можуть використовуватися ВОЕ з конічними волокнами, що дозволяють змінювати співвідношення між діаметрами фотокатода і екрану-анода.

В ЕОП наступного, другого, покоління для збільшення коефіцієнтів перетворення і яскравості застосовується мікроканальних підсилювач вторинної емісії - мікро- канальна пластина (МКП), показана на рис. 8.5, а. Діаметри каналів сучасних МКП Лк складають 5 ... 6 мкм при періодах розміщення окремих елементів 1) І 6,5 ... 7,5 мкм. Оскільки використання МКП виключає дисторсію зображення, що дуже важливо, дозвіл сучасних ЕОП з МПК досягає 64 лін / мм і більше.

Потрібно відзначити, що виникнення «зворотного» потоку позитивних іонів, що бомбардують фотокатод (рис. 8.5,6), істотно скорочує термін служби ЕОП. Для ослаблення цього потоку використовуються іонно-бар'єрні плівки, що перешкоджають приходу іонів на фотокатод. Однак такі плівки одночасно послаблюють і потік емітгіруемих фотокатодом електронів, що істотно зменшує коефіцієнти перетворення і яскравості ЕОП.

Щоб еміттіруемие електрони не пролітали крізь капіляри МКП без зіткнення зі стінками, на які нанесено Фотоемісійні - ний шар, оптичні осі капілля

Рів розташовують під деяким кутом а щодо нормалі до торцевої поверхні МКП (рис. 8.5, в).

Коефіцієнт посилення, що характеризує МКП, залежить від діаметра капілярів £) до і кута а, а також від відношення довжини (товщини) МКП £ МКП до її діаметру £) МКП. При збільшенні відношення ^ МКП / ЛМКП доводиться кілька збільшувати напругу МКП напруга, проте це окупається значним зростанням коефіцієнта посилення (табл. 8.1).

Структура ЕОП з МКП показана на рис. 8.6. Відстані між фотокатодом і МКП і між МКП і екраном повинні вибиратися якомога меншими, так як це повели-

Чивает роздільну здатність ЕОП. Завдяки застосуванню МКП вдалося істотно зменшити поздовжні розміри ЕОП і використовувати їх в нашоломних ПНВ, окулярах і биноклях нічного бачення (див. Гл. 14).

Оскільки при великій опромінення фотокатоди ЕОП можуть руйнуватися, багато ПНВ з ЕОП оснащуються системою автоматичного регулювання яскравості (АРЯ) і системою захисту від яскравих джерел опромінення. Система АРЯ управляє напругою, що живить МКП, а система захисту від яскравих джерел, що використовує регульовані діафрагми і заслінки (обтюратори), може навіть не відключайте живлення ЕОП.

Перетворювачі другого покоління виконувалися і виконуються, в основному, у вигляді однокамерних пристроїв з ВОЕ на вхідному вікні і з ВОЕ в якості вихідного вікна, з МКП, а також із вторинним (високовольтним) джерелом живлення, конструктивно об'єднаних з вакуум - рова колбою ЕОП.

В ЕОП другого покоління (ЕОП II або GEN II) використовуються мультшцелоч - ні фотокатоди, чутливі в ближньому ІЧ-діапазоні (С25 і C25R), що дозволяють виявляти лазерне випромінювання (лазерну підсвічування) на довжині хвилі X \u003d 1,06 мкм.

Як приклад в табл. 8.2 наведені параметри деяких МКП для ЕОП II, призначених як для перетворення зображень, так і для виявлення підсвічування ПНВ противником.

Параметри МКП фірми GALILEO

Розробка нових фотокатодов, зокрема на базі GaAs, квантова ефективність яких досягає 30%, дозволила створити ЕОП без електростатичного фокусує системи, т. Е. Які працюють за схемою прямого перенесення фотоелектронів і посилення в МКП (ЕОП П + і третього поколінь). Для інвертування зображення на виході таких ЕОП застосовують спеціальні волоконно-оптичні обертаючі елементи

- «твістери». У таких біпланарних конструкціях (ЕОП III або GEN III) (рис. 8.7), використовують плоскопараллельний волоконно-оптичний елемент ВОЕ 1, плосковогнутим волоконно-оптичний елемент ВОЕ 2, а також плоскопараллельний обертається зображення ВОЕ 3 і мікроканапьную пластину МКП.

Технологія виготовлення ЕОП III, зокрема, забезпечує сувору паралельність фотокатода, торців МКП і екрану-анода, а також ультрависокої вакуум при складанні цих пребразователей (до 1 (Г10 Topp), досить складна. Тому перетворювачі третього покоління в кілька разів дорожче ЕОП II, проте термін служби їх набагато

Дальність дії ряду ПНВ з ЕОП III, що працюють в умовах опромінення зоряним небом, затягнутим хмарами, зросла більш ніж в два рази в порівнянні з ПНВ на базі ЕОП П.

Удосконалення конструкцій ЕОП дозволило помітно збільшити їх інтегральну чувстви - Рис. 8.7. Схеми ЕОП біпланарних конструкцій ність (до 1800 ... 2500 мкА / лм

Для ЕОП III), відношення сигнал-шум (до 20 крат) і дозвіл (до 60 і більше пар ліній на 1 мм).

За кордоном основними постачальниками ЕОП II і III є американські фірми «ITT Night Vision» і «Litton Electrooptical Systems Division». Параметри ряду вітчизняних ЕОП другого і третього поколінь наведені в табл. 8.3.

Перетворювачі біпланарной конструкції, що працюють за схемою прямого перенесення з мікроканальних беспленочного підсилювачем і які мають постійне джерело живлення, що функціонує в режимі стробирования, прийнято називати ЕОП четвертого покоління (ЕОП IV, GEN IV). Такі ЕОП мають роздільну здатність не менше 64 пар ліній на 1 мм і інтегральну чутливість щонайменше 2500 мкА / лм.

Сітка-анод Екран

Перед розробниками ЕОП стоїть важливе завдання - досягти довгохвильової кордону спектральної чутливості фотокатода близько 1,8 мкм, оскільки це дозволить виявляти лазерну підсвічування на довжинах хвиль 1,06 і \u200b\u200b1,54 мкм, створювати актівноімпульсние ПНВ, наприклад далекоміри-локатори і целеук ^ затели.

В останні роки з'явилися відомості про розробки фотокатодов з GaAs, легованого In, у яких довгохвильовий кордон чутливості досягає

1.6 ... 1,7 мкм. Це дозволяє ПНВ працювати при більш високій природної нічної опромінення, яка в діапазоні 1,4 ... 1,8 мкм в безмісячну ніч на два порядки вище, ніж в діапазоні 0,4 ... 0,9 мкм. Крім того, при переході до діапазону

1.4 ... 1,8 мкм зменшується вплив атмосферного розсіювання (див. Гл. 3), а контрасти багатьох об'єктів на природних фонах вище і більш стабільні, ніж в діапазоні 0,4 ... 0,9 мкм, де працює більшість сучасних ЕОП.

Розробки в області створення надтонких плівок з GaAs та інших матеріалів дозволяють по-новому оцінити перспективність ЕОП з працюючими на простріл емітерами, використання яких найбільш оптимально при їх товщині 1 .. .3 мкм і діаметрах 8 ... 10 мм. В такому ЕОП (рис. 8.8), створеному в ВАТ «НДІ електронних приладів», усувається ослаблення потоку обертається ВОЕ і істотно зменшуються шуми при посиленні електронного потоку. Дозвіл визначається розмірами і кроком осередків анодної сітки і може досягати 60 ... 70 штр. / Мм. Оскільки в ЕОП відсутня МКП, то цілком досяжні рівні чутливості 2500 мкА / лм і вище при великій довговічності.

Цікаві повідомлення про розробки нових ЕОП - піроелектричного (або піро - емісійного) типу. На рис. 8.9 показано пристрій одного з найважливіших елементів таких ЕОП - тонкопленочной піроелектричного мішені, що представляє собою керовану матрицю на базі органічного піроелектрика. Тут 1 - тонкий проводить електрод, 2 - плівка піроелектрика, 3 - Фотоемісійні проводить сітка, 4 - кільцевий електрод. Мішень має на порядок вищу вібростійкість,

Параметри вітчизняних ЕОП

параметр
	ЕПМ 103г (01-2А, 02-2А, 03-2А, 04-2А)	ЕПМ 103г (01-2Б, 02-2Б, - 03-2Б, 04-2Б)
Чутливість фотокатода, min:
Інтегральна, мкА / лм
З фільтром КС-17, мкА / лм
Спектральна на довжині хвилі 850 нм, мА / Вт
Межа дозволу, штр / мм
Відношення сигнал-шум
коефіцієнт перетворення
Яскравість темнового фону, шах, кд / м2
Яскравість екрану в режимі автоматичної
Регулювання яскравості, кд / м2
Коефіцієнт передачі контрасту на
просторової частоті



Струм споживання, мА
Габаритні розміри, мм

Мінімальне напрацювання, год
Тип фотокатода
Робочий діаметр фотокатода, мм
Матеріал вихідного вікна - скло
Тип контактів			пластини
Примітки:
1. Увігнуті інвертують ВОЕ застосовані в ЕПМ 103 Г (01-2А, 01-2Б), ЕПМ 104г (01-1 А, 01-1 Б),
Застосовані в ЕПМ 103г (02-2А, 02-2Б), ЕПМ 104г (02-1А 02-1Б), ЕПМ 102г (02-1, 02-2), ЕПМ 101г
ЕПМ 101г (03-1,03-2); прямі плоскі ВОЕ застосовані в ЕПМ 103г (04-2А, 04-2Б), ЕПМ 102г
Скло С95-2.
2. Габаритні розміри ЕПМ 102г (05-2) рівні 0 43x22,5 мм.

Чим мішені з кристалічних піроелектриків на трігліцинсульфата, і працює у великому діапазоні температур (-60 ... + 50 ° С).

Перетворювач працює наступним чином (рис. 8.10). Об'єктив 1 через вхідний вікно 2 будує зображення простору об'єктів на передній поверхні піроелектричного мішені 3, задня поверхня якої з нанесеною на неї фотоеміс - Сіон сіткою рівномірно опромінюється освітлювачем 4. За рахунок піроелектричного ефекту різному нагріті зображенням ділянки мішені набувають різний позитивний заряд. Прикладаючи негативне імпульсна напруга до тонкому


	ЕПМ 102г (01-1,02-1, 04-1)	ЕПМ 102г (01-2,02-2, 03-2,04-2)	ЕПМ 101г (01-1,02-1, 03-1,04-1, 05-1)	ЕПМ 101г (01-2,02-2, 03-2,04-2, 05-2)


















пластини	пластини	пластини		пластини
ЕПМ 102г (01-1), ЕПМ 102г (01-2, 03-2), ЕПМ 101-Г (01-1, 01-2); плоскі інвертують ВОЕ
(02-1,02-2); прямі увігнуті ВОЕ застосовані в ЕПМ 103г (03-3 А, ОЗ-ЗБ), ЕПМ 102г (03-1, 03-2),
(04-1,04-2), ЕПМ 101г (04-1,04-2); в ЕПМ 44Г, ЕПМ 102г (05-2), ЕПМ 101г (05-1, 05-2) застосовано

Проводить електрода на вході мішені, можна знизити потенціал поля перед фото - емісійної сіткою, т. Е. Створити деякий негативний зсув на сітці - фотокатоде, а також повністю придушити фотоемісії на початку кожного циклу роботи мішені, т. Е. «Обнуляти» потенціал на поверхні мішені, як того вимагає фізичний механізм роботи піроелектрика, що реагує на зміну температури його поверхні. Розподіл позитивних зарядів в піроелектричного мішені повторює розподіл яскравості в зображенні, побудованому об'єктивом, а розподіл кількості електронів, еміттіруемих фотокатодом з різних його ділянок, відповід
ветствует цим розподілом. За допомогою електростатичного прискорює 5 і магнітної котра фокусує 6 систем електронного зображення будується на люмінесцентному екрані 7, а за допомогою ВОЕ

8 зображення обертається і розглядається спостерігачем (окуляр на рис. 8.10 не показаний).

Для зменшення фону через фотоемісії, яка відбувається під час відсутності імпульсу напруги, що подається на вхідний електрод мішені, необхідно або збільшувати час циклу «опитування» мішені, або відключати освітлювач 4. Зміна часу циклу «опитування» має відповідати часу, необхідному для відновлення поверхневого потенціалу піроелектрика до початкового рівня. Знизити рівень шумів можна, вибравши оптимальні амплітуди, форму і тривалість імпульсів напруги, а також керуючи роботою освітлювача.

Починаючи з 70-х років, ЦНДІ «Електрон» (С.-Петербург), Інститут високих енергій (Протвино), а також деякі закордонні фірми ( «RCA», «Pixel Vision Inc.», «Hamamatsu», «Phetek Ltd. ») успішно розробляють конструкції гибридно-модульних перетворювачів (ГМП). У таких пристроях модуль ЕОП з МКП перетворює інфрачервоне зображення у видиме, яке за допомогою проекційного об'єктива або волоконно-оптичного елемента, зістикований з екраном-анодом, подається на ПЗС або МПІ.

Модульна конструкція таких систем дозволяє замінити несправний ЕОП або ПЗС. До їх достоїнств також відносяться можливості змінювати масштаб зображення в досить великих межах (до 10 крат і більше) і проектувати на ПЗС-матрицю за допомогою перемикаються або дихроїчних дзеркал зображення не тільки ІЧ, а й денного каналу оптичної системи. Такі ГМП можуть працювати при низьких рівнях освітленості (до 10 "5 лк), а їх динамічний діапазон в безперервному режимі роботи

Досягає 105. Оскільки ЕОП на вході ГМП обмежує динамічний діапазон сигналів зверху, збільшення цього діапазону (до 10й) можливо тільки при імпульсному режимі (режимі Стробі - вання).

Якщо розмір ПЗС-матриці менше розміру екрану ЕОП, то при використанні ГМП зменшується масштаб зображення, що знижує роздільну здатність системи, але покращує якост
ство зображення за рахунок зменшення шумів екрану. Одним з недоліків таких ГМП є збільшення поздовжніх розмірів системи.

У ЦНДІ «Електрон» для стикування з різними ЕОП розроблені охолоджуються до -30 ...- 35 ° С ПЗС-матриці формату 768x580 пікселів з розмірами 27x27 мкм і вхідним вікном у вигляді ВОЕ з дозволом 50 штр. / Мм і коефіцієнтом передачі контрасту 0 , 75. Маса модуля - 1320 г, габаритні розміри -072x23мм.

Більш прості конструкції систем, в ЕОП яких вбудовані МПІ, які замінять собою екран-анод, т. Е. Тут потік посилених і сфокусованих електронів бомбардує безпосередньо чутливий шар МПІ з боку витонченою підкладки. У таких конструкціях менше втрати потужності сигналу, більше відношення сигнал-шум і динамічний діапазон сигналів, менше габарити і маса.

Потрібно відзначити, що незважаючи на високу чутливість роздільна здатність і ФПМ систем з ГМП гірше, ніж у звичайних телевізійних, оскільки в оптичний тракт вводяться додаткові елементи, насамперед ЕОП, що погіршують стійкість системи до зовнішніх світлових перешкод і здорожують її. Як повідомляється в, термін служби таких пристроїв на базі бомбардований електронами кремнієвих ПЗС при освітленості близько 10 ~ 2 лк становить кілька тисяч годин. Оскільки для отримання однієї електронно-діркової пари в кремнії необхідна енергія в 3,6 еВ, коефіцієнт електронного посилення в таких пристроях визначається як

Де е - заряд електрона; Va - прискорює напруга; V "- порогове напруга, необхідне для початку процесу електронного бомбардування.

У ЦНДІ «Електрон» було створено система USD-16 і її модифікації на базі ЕОП I «Куля 2» і ПЗС-матриці формату 532x290 з роздільною здатністю 390 телевізійних ліній при освітленості від 10 "2 до 10" 3 лк, а в НІІОФІ і НІІЕПР - аналогічні ГМП на базі ЕОП ПМ-031 і «Ясень», мають діаметр фотокатода 40 мм і ПЗС-матриці формату 1024x1024.

Фірма «Hamamatsu» (Японія) розробила моделі ГМП №7220-61 і 7640-61, з GaAs-фотокатодом, чутливим в діапазоні спектра 0,37 ... 0,92 мкм. У першій моделі розмір фотокатода становить 12,2x12,2 мм, число пікселів - 512x512, електронно-оптичне посилення - 1300 при живильному ЕОП напрузі 8 кВ. У другій моделі розмір фотокатода становить 9,2x6,8 формат - 512x512, посилення - 700 при напрузі 6 кВ.

Основними труднощами, з якими доводиться стикатися розробникам подібних систем, є: збереження працездатності МПІ і схем зчитування при електронної бомбардуванню, коли може виникнути рентгенівське випромінювання; стикування матеріалів МПІ з матеріалами, використовуваними для створення вакуумних камер; збереження МПІ і ПЗС в процесі виготовлення конструкції, коли температура технологічного процесу, що триває кілька годин, досягає 350 ° С.

Хоча більшість відомих подібних пристроїв призначене для роботи у видимій області спектра, створення нових фотокатодов з досить великою чутливістю в ІК-діапазоні дозволяє сподіватися на успішне використання принципу сполучення ЕОП і підсилювачів яскравості зображення з МПІ в різноманітних ІКС «смотрящего» типу.

Ще одним перспективним напрямком розвитку ЕОП є створення кольорових перетворювачів і підсилювачів яскравості зображень. Як відомо, колір грає найважливішу роль в сприйнятті навколишнього середовища, і від його присутності в побудованому зображенні багато в чому залежить інформаційна ємність останнього. (Деякі особливості зорового апарату людини, в тому числі і сприйняття кольору, будуть описані в гл. 11.)

Системи з утворенням кольорових зображень змішанням трьох (а в окремих випадках і двох) монохроматичних або близьких до них потоків можуть використовувати просторове змішання або одночасне, або почергове в часі. Для утворення видимих \u200b\u200bкольорових зображень найбільш поширеними є червона (R), зелена (G) і синя (В) складові з довжинами хвиль 700; 546,1 і 435,8 нм відповідно.

Принцип дії кольорового ЕОП прямого перенесення з просторовим змішуванням монохроматичних складових пояснює рис. 8.11. Вхідний ВОЕ 2, розташований в корпусі ЕОП 1, складається з тонких оптичних волокон, які є одночасно световодами і оптичними фільтрами (2r, 2g і 2в на малюнку). Ці фільтри згруповані в RGB-тріади, рівномірно розподілені по перетину ВОЕ.

Фотокатод 4, нанесений на внутрішню поверхню ВОЕ, має досить рівномірну чутливість в усій області пропускання монохроматичних потоків R, G і В. Усередині корпусу 1 встановлюється МКП 5, капіляри якої мають той же діаметр, що і волокна ВОЕ 2. Кожний отвір каналу МКП є проекцією відповідного волокна ВОЕ 2 на поверхню МКП. На вхідну і вихідну боку МКП наносяться струмопровідні плівки. Вихідна вікно 3 перетворювача складається з екранного скла 6, напівпрозорої токопроводящей плівки 7 і великого числа зерен люмінофора червоного (3r), зеленого (3G) і синього (Зв) світіння, які також згруповані в RGB-тріади і рівномірно розподілені по поверхні екрану. Структура і розташування цих тріад пов'язані через МКП з урахуванням нахилу її каналів зі структурою тріад на поверхні ВОЕ 2. На електроди ЕОП подаються постійні напруги, приблизні значення яких вказані на рис. 8.11.

Внаслідок малості відстані між фотокатодом і МКП (близько 0,1 мм) електрони не розсіюються і відхиляються, а прискорюються під дією електричного поля (-180 В; земля) і практично без втрат потрапляють в розташовані навпроти фільтрів вхідні отвори каналів МКП.

Описана схема перетворювача може бути модифікована, наприклад, шляхом виконання вхідного ВОЕ у вигляді волоконної планшайби, на поверхню якої наносяться RGB-фільтри з поліамідних смол. На вході і виході ЕОП можуть бути встановлені ідентичні ВОЕ, а фотокатод і люмінофор екрана мають досить рівномірні спектральні характеристики у всьому робочому діапазоні спектра.

Ще одна схема отримання кольорового зображення з одночасним змішуванням монохроматичних складових представлена \u200b\u200bна рис. 8.12. пристрій містить

Мал. 8.12. Структурна схема пристрою, заснованого на способі одночасного змішування

Об'єктив 1, окуляр 3, цветоделітельние блок 4, що складається з двох дзеркал 6, 7 з діх- роіческім покриттям і дзеркала 8 з нейтральним відбиваючим покриттям, блок 2 з трьох каналів, кожен з яких містить відповідно ЕОПь ЕОП2 і ЕОП3 з різними люминофорами (наприклад , ЕОП, має люмінофор зі свіченням в області Я, ЕОП2 - в області в і ЕОПз - в області в) і вихідний блок поєднання зображень 5, що складається з двох дзеркал 9, 10 з напівпрозорим відбиваючим покриттям, і дзеркала 11.

Кожен з каналів блоку 2 є підсилювачем яскравості зображення заданого спектрального діапазону. В результаті адитивного змішування зображень червоного, синього і зеленого кольорів, що реалізується за допомогою вихідного блоку 5, спостерігач через окуляр 3 сприймає кольорове зображення об'єкта.

Замість ЕОП з кольоровими люминофорами в кожному з каналів можуть бути використані ЕОП з люминофорами білого світіння, але тоді за екранами ЕОП повинні розміщуватися фільтри К, О, В відповідно по одному в кожному каналі.

Якщо для освіти кольорового зображення змішувати не три, а два монохроматичних випромінювання, то можна створити кольоровий ПНВ, що працює за схемою, представленої на рис. 8.13, де 1 і 2 - фільтри, кожен з яких пропускає одне з змішуються випромінювань, 3 - об'єктиви лівого і правого каналів, 4 - ОЕП 1К (з червоним люмінофором), 5 - ЕОП 2с (з зеленим люмінофором), 6 - призменний блок , 7 - окуляри для правого і лівого ока спостерігача.

В результаті попадання різних світлових потоків в лівий і правий очі за такою схемою на рівні психофізичного сприйняття формується кольорове (квазіцвет- ве) зображення.

Кольоровий ПНВ, побудований за принципом послідовного в часі змішування монохроматичних складових (квітів) (рис. 8.14), містить об'єктив 1, ЕОП 2, окуляр 3 і модулятор у вигляді двох дисків з оптичними фільтрами, один з яких (4) розміщений перед фотокадотом ЕОП , а другий (5) - за його екраном. Диски 4 і 5 жорстко закріплені на осі 6 двигуна 7 і містять сектори з фільтрами Я, в, В, причому

Фільтри одного кольору на обох дисках 4 і 5 розташовані співвісно, \u200b\u200bт. Е. Один за іншим уздовж оптичної осі. Екран ЕОП покритий люмінофором білого свічення. У диску 4, розташованому перед фотокатодом ЕОП 2, встановлюються фільтри з максимумами коефіцієнта пропускання в коротко-, середньо - і довгохвильової областях спектра обраного діапазону.

завдяки високій швидкості обертання дисків 4 і 5 (не менше 3000 об / хв) і інерційності зорового апарату людини відбувається аддитивное змішання послідовно відтворюваних монохроматичних складових (квітів). В результаті зображення об'єкта, сформоване на екрані ЕОП 2, сприймається через окуляр

3 в кольорі.

Перевагами такого пристрою є простота реалізації і відсутність проблем, пов'язаних з суміщенням окремих монохроматичних (наприклад, Я, в, В) зображень.

ЕОП
см. Електронно-оптичний ...
ЕОП
см. ...
ЕОП в словнику Синонімів російської мови.
ЕОП
см. Електронно-оптичний ...
ЕЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ в Медичних термінах:
(ЕОП) прилад, заснований на фотоелектричні ефекті, призначений для перетворення невидимого оком зображення у видиме або для посилення видимого зображення; в ...
ЕЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ у Великому енциклопедичному словнику:
(ЕОП) вакуумний фотоелектронний прилад для перетворення не видимого оком зображення об'єкту (в інфрачервоних, ультрафіолетових або рентгенівських променях) у видиме або ...
електроннооптичного ПЕРЕТВОРЮВАЧ
перетворювач (ЕОП), вакуумний фотоелектронний прилад для перетворення невидимого оком зображення об'єкту (в інфрачервоних, ультрафіолетових і рентгенівських променях) у видиме або ...
стереотаксії МЕТОД у Великій радянській енциклопедії, Вікіпедія:
метод, стереотаксис (від стерео ... і грец. taxis - розташування), комплекс прийомів і розрахунків, що дозволяють по внешнечерепним і внутрішньомозковим орієнтирів з ...
РЕНТГЕНІВСЬКА ЗЙОМКА у Великій радянській енциклопедії, Вікіпедія:
зйомка, фотографічна або відеомагнітним реєстрація тіньового зображення різних об'єктів, одержуваного при просвічуванні їх рентгенівськими променями (РЛ) і відображає внутрішню будову ...
РЕНТГЕНІВСЬКА АПАРАТУРА у Великій радянській енциклопедії, Вікіпедія:
апаратура медична, сукупність обладнання для використання рентгенівських променів в медицині. Р. а. призначена для рентгенодіагностики і рентгенотерапії. Вона включає ...
люмінесцентні КАМЕРА у Великій радянській енциклопедії, Вікіпедія:
камера, сцинтиляційних камера, прилад для спостереження і реєстрації траєкторії (слідів, треків) іонізуючих частинок, заснований на властивості люмінофорів (сцинтиляторів) світитися ...
ЕЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ у Великому російському енциклопедичному словнику:
ЕЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ (ЕОП), вакуумний фотоелектронний прилад для перетворення не видимого оком зображення об'єкту (в ІЧ, УФ-або рентгенівських променях) в ...
ЕЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ в Сучасному тлумачному словнику, енциклопедії:
(ЕОП), вакуумний фотоелектронний прилад для перетворення не видимого оком зображення об'єкту (в інфрачервоних, ультрафіолетових або рентгенівських променях) у видиме ...

(ЕОП), вакуумний фотоелектронний прилад для перетворення невидимого оком зображення об'єкту (в ІК, СФ і рентген. Променях) у видиме або для посилення яскравості видимого зображення. В основі дії ЕОП лежить перетворення оптич. або рентген. зображення в електронне за допомогою фотокатода, а потім електронного зображення в світлове (видиме), одержуване на катодолюмінесцентному екрані (див. Катодолюмінесценція, люмінофор).

В ЕОП (рис.) Зображення об'єкта А проектується за допомогою об'єктиву Про на фотокатод Ф (при використанні рентген. Проміння тіньове зображення об'єкту проектується на фотокатод безпосередньо). Випромінювання від об'єкту викликає фотоелектронну емісію з поверхні фотокатода, причому величина емісії з разл. ділянок останнього змінюється відповідно до розподілу яскравості спроектованого на нього зображення. Фотоелектрони прискорюються електричні. полем на ділянці між фотокатодом і екраном, фокусуються електронною лінзою (ФЕ - фокусуючий електрод) і бомбардують екран Е., викликаючи його люмінесценцію. Інтенсивність свічення окремих точок екрану залежить від щільності потоку фотоелектронів, унаслідок чого на екрані виникає видиме зображення об'єкта. Розрізняють ЕОП одно- і багатокамерні (каскадні); останні є последоват. з'єднання двох або більш однокамерних ЕОП.

Наїб. поширення набули ЕОП з електростатіч. фокусуванням, у яких брало зображення переноситься неоднорідним осесиметричним електростатіч. полем - полем електронної лінзи. У цих ЕОП поле иммерсионной (катодного) лінзи формується між фотокатодом і анодом, виконуваних зазвичай у вигляді усіченого конуса, зверненого меншим підставою до катода; потенціал анода дорівнює потенціалу екрану, розташованого безпосередньо за анодом. Лінза збирає електрони, що випускаються кожною точкою фотокатода, в вузькі пучки, к-які на екрані створюють світиться зображення, геометрично подібне зображення, що проектується на. ЕОП з фокусирующими системами створюють досить хороші зображення з роздільною здатністю в дек. десятків ліній / мм. Лінза переносить зображення зі зменшенням в дек. раз, що збільшує яскравість світіння екрана в\u003e \u003d 10 разів; наявність анодного електрода з невеликим отвором з боку катода помітно зменшує оптич. зворотний зв'язок, екрануючи катод від засвічування випромінюванням екрану.

Роздільна здатність ЕОП з електростатіч. фокусуванням і плоскими катодом і екраном обмежується аберацією електронних лінз: двома геометричними - астигматизмом і викривленням поверхні зображення-і хроматичної, спричиненої розкидом швидкостей і кутів вильоту електронів, що випускаються фотокатодом. Зменшення аберацій диафрагмированием в ЕОП принципово неможливо, т. К. Перенесення зображення здійснюється широким електронним пучком, що виходять з усією поверхні катода і більш прийнятною всією поверхнею екрана. Аберації наиб. помітно знижують межа дозволу на периферійній частині екрану, в міру віддалення від осі дозвіл зменшується в 10-15 разів. При використанні широких пучків проявляється також дисторсия.

Мал. 2. Схема ЕОП з електростатичним фокусуванням: 1-вхідні волоконно-оптична пластина (ВОП); 2 фотокатод; 3 - вихідна ВОП; 4-екран; 5 -.

Мал. 3. Схема ЕОП з мікроканальной пластиною: 1 - фотокатод; 2 - екран; 3 - микроканальная пластина.

Рентген. ЕОП (РЕОП) істотно відрізняються від оптичних. У них відбувається триразове перетворення зображення: опт. зображення, що отримується на первинному люмінесцентному екрані за рахунок рентген. променів, що пройшли крізь досліджуваний об'єкт, збуджує фотоелектронну емісію фотокатода; електронне зображення електричні. полем переноситься на вихідний люмінесцентний екран, збуджуючи його світіння. Первинний люмінесцентний екран формується на тонкій прозорій плівці, на зворотному боці к-рій створюється фотокатод, що забезпечує перенесення зображення з первинного екрану на фотокатод з хв. спотвореннями. Електронне зображення з фотокатода переноситься на екран з десятикратним зменшенням. Загальне посилення в РЕОП досягає дек. тисяч кд / м 2. лк.

ЕОП застосовуються в ІК-техніці, спектроскопії, медицині, ядерній фізиці, телебаченні, для перетворення УЗ-зображення у видиме (див. Візуалізація звукових полів).

Літ .: Козелкин В. В., Усольцев І. Ф., Основи інфрачервоної техніки, 3 вид., M., 1985; Зайдель І. H., куріння-ков Г. І., Електронно-оптичні, M., 1970.

А. А. Жигарев.

Фізична енциклопедія. У 5-ти томах. - М .: Радянська енциклопедія. Головний редактор А. М. Прохоров. 1988 .

. - (ЕОП) фотоелектронний вакуумний прилад, призначений для перетворення невидимого випромінювання (інфрачервоного, ультрафіолетового, рентгенівського) у видиме і одночасно підсилює його яскравість. Найпростіший ЕОП складається (див..) Зі скляного ... ... Велика політехнічна енциклопедія

Вакуумний фотоелектронний прилад для перетворення невидимого оком зображення об'єкту (в інфрачервоних, ультрафіолетових або рентгенівських променях) у видиме зображення або для посилення яскравості видимого зображення. Електронно оптичний ... ... Енциклопедія техніки

- (ЕОП), вакуумний фотоелектронний прилад для перетворення невидимого оком зображення об'єкту (в ІК, УФ або рентгенівських променях) у видиме або для посилення яскравості видимого зображення. В ЕОП оптичне або рентгенівське зображення ... ... енциклопедичний словник

електронно-оптичний перетворювач - elektroninis optinis keitiklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. electron optical converter; electrooptical transducer vok. elektronenoptischer Wandler, m rus. електронно оптичний перетворювач, m pranc. convertisseur ... ... Automatikos terminų žodynas

електронно-оптичний перетворювач - elektroninis optinis keitiklis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electron optical converter vok. elektronenoptischer Wandler, m rus. електронно оптичний перетворювач, m pranc. convertisseur électronique optique, m; transformateur ... ... Fizikos terminų žodynas

- (ЕОП) вакуумний фотоелектронний прилад, предназнач. для перетворення невидимого оком зображення (в ІК, УФ або рентгенівських променях) у видиме або службовець для посилення яскравості видимого зображення. Найпростіший ЕОП складається з напівпрозорого ... ... Великий енциклопедичний політехнічний словник

- (ЕОП) прилад, заснований на фотоелектричні ефекті, призначений для перетворення невидимого оком зображення у видиме або для посилення видимого зображення; в медицині застосовується при дослідженнях в інфрачервоному або ультрафіолетовому ... ... Великий медичний словник

Основу електронно-оптичної зорової труби становить ЕОП. Електронно-оптичним перетворювачем (ЕОП) зображення називається електровакуумне пристрій, що перетворює оптичне зображення одного спектрального складу (наприклад, УФ, ІК) в проміжне електронного зображення, а потім з електронного в видиме.

Електронно-оптичні перетворювачі (ЕОП) відносяться до групи електровакуумних приладів з холодним фотоелектронним катодом.

Електронно-оптичні перетворювачі (ЕОП) класифікуються за рядом ознак.

За характером впливу на потік випромінювання від об'єкта:

Спектральні перетворювачі (активні ПНВ);

Підсилювачі яскравості (пасивні ПНВ).

За робочої області спектра:

Для видимої області спектра;

Для ближньої інфрачервоної області;

Для ближньої ультрафіолетової області;

перетворювачі рентгенівських променів.

За схемою побудови (конструкції):

За кількістю камер або каскадів підсилення;

Принципом фокусування електронних пучків;

Методу посилення фотокатода.

Принцип дії електронно-оптичних перетворювачів, незважаючи на велику різноманітність схем, і конструкцій, заснований на фізичних явищах, що виникають при роботі фотокатодов, систем електронної фокусування і люминесцирующих екранів.

Найпростіший ЕОП являє собою скляний циліндричний посудину, вакуумований до тиску 10 -3 ПА ... 10 -4 ПА на одній торцевій стороні якого розташований напівпрозорий фотокатод, а на інший флуоресціюючий екран (рис.6).

Мал. 6. - Схема пристрою ЕОП

1 - колба; 2 - фотокатод; 3 - катод кільце;

4 - діафрагма; 5 - анодний циліндр; 6 - екран

Між екраном і фотокатодом створюється електростатичне поле з різницею потенціалів між ними в 10 ... 30 кВ.

Висока ваккумірованіе забезпечує практично безперешкодний рух електронів фотокатода до анода (екрана).

Фотокатод.

Як фотокатодов в ЕОП застосовують тонкі напівпрозорі шари напівпровідників складної структури, що володіють властивістю зовнішнього фотоефекту при дії світлового потоку.

Напівпрозорі фотокатоди працюють на "просвіт", коли світловий потік проходить через скляне або кварцове підставу фотокатода і викликає емісію електронів з внутрішньої поверхні фотокатода, зверненої до екрану (анода).

Тому товщина напівпрозорих фотокатодов мала і становить декілька сотень молекулярних шарів.

В ЕОП застосовуються фотокатоди трьох типів :

Срібно - киснево - цезієві - для однокамерних ЕОП, які зазвичай застосовуються в активних ПНВ;

Многощелочние фотокатоди, що застосовуються в першій камері багатокамерних ЕОП пасивних ПНВ;

Сурм'яно - цезієві фотокатоди, що застосовуються в наступних каскадах багатокамерних ЕОП;

Арсенід галію.

Екран.

Як екран в ЕОП застосовується шар люмінофора, нанесений на задню стінку колби або на закріплену в ній скляну або слюдяну пластинку.

речовина люмінофора складаєтьсяз трьох компонентів:

Основної речовини (сірчисті і селениста з'єднання цинку і кадмію);

Активатора, що забезпечує необхідний спектр і в значний ступінь інтенсивність світіння (домішки міді, марганцю та інших металів);

Плавня, що забезпечує однорідність і міцність люмінофора (солі літію, натрію, калію та ін.).

Товщина шару люмінофора повинна бути такою, щоб світіння, обумовлене дією електронних променів, проходило через товщину екрану.

Роздільна здатність екрану залежить, в кінцевому рахунку, від його зернистості.

Світловий потік, потрапляючи на фотокатод, вибирає електрон, який під дією електростатичного поля направляється на екран і набуває кінетичну енергію

необхідну для пробивання алюмінієвої плівки і збудження люмінофора екрану. В результаті порушення вивчаються фотони.

Якщо світловим потоком на фотокатоде побудовано зображення предмета, то очевидно, що потік електронів буде нести інформацію про це зображенні.

Бомбардування електронами екрану викликає світіння останнього. В результаті люмінесценції на поверхні екрану виникає світиться зображення об'єктів, спроектованих на фотокатоде.

Так як енергія електронів приблизно пропорційна прискореному напрузі, то яскравість екрану збільшується зі збільшенням цієї напруги. Це дає можливість розглядати найпростіший ЕОП як підсилювач яскравості і створювати багатокамерні ЕОП, що представляють собою послідовне з'єднання однокамерних ЕОП.

багатокамерні перетворювачі складаються з двох, трьох і більше камер, розташованих так, щоб фотокатод подальшої камери завдано на одну пластину з екрану попередньої камери. В ЕОП, що застосовуються в ПНВ, все елементи каскадів розташовані в одній загальній для них скляній колбі.

Камери в багатокамерних ЕОП можуть з'єднуватися між собою так само за допомогою проміжних лінзових систем або стекловолоконной оптики.

Зображення на екрані найпростішого ЕОП менш чітко і менш контрастно, ніж на фотокатоде. Це пояснюється тим, що кожна точка зображення на фотокатоде при її перенесенні електронами на екран перетворюється в пляма, яке називається гуртком розсіювання.

Гурток розсіювання виникає тому, що електрони, що вилітають з фотокатода, мають різні за величиною і напрямком вектори лінійних швидкостей і рухаються по різних траєкторіях.

Для того, щоб вектори лінійних швидкостей були паралельні поздовжній осі ЕОП, і створюється електростатичне поле.

Діаметр кружка розсіювання може бути визначений за формулою:

, (3)

де - відстань між екраном і фотокатодом;

Анодна напруга;

Найбільша початкова енергія електрона в електровольтах.

При і величина гуртка розсіювання

Діаметром гуртка розсіювання визначається роздільна здатність ЕОП, яка оцінюється за стандартними світів.

Діаметр розсіювання зменшити шляхом зменшення L або збільшення U a не представляється можливим через зменшення контрасту зі збільшенням яскравості і можливості електричного пробою ЕОП.

Тому для зменшення гуртка розсіювання і поліпшення якості зображення на екрані застосовують спеціальні фокусують системи.

Фокусують системи.

Вони можуть бути трьох видів:

електричні;

магнітні;

Змішані.

У загальному випадку в фокусирующих системах створюється електростатичне або магнітне поле, яке змінює траєкторію руху електронів аналогічно зміні ходу оптичних променів оптичними деталями.

Тому пристрій, що забезпечують зміна траєкторії електронів в фокусирующих системах, називають електростатичними і магнітними електронними лінзами.

Останнім часом застосовується 2 нових типу ЕОП з високим коефіцієнтом посилення, які можна віднести до каскадним і багатокамерним:

ЕОП з використанням вторинної емісії електронів на "простріл";

ЕОП з високим коефіцієнтом посилення заснований на використанні диодной схеми з розподіленим емітером.

Однокамерні ЕОП з мікроканальних підсилювачем і волоконними шайбами.

1. ЕОП з використанням вторинної емісії електронів на "простріл".

Він складається з вхідного фотокатода, ряду тонких плівкових діодів і екрану.

Фотоелектрони, допускаються на зовнішній шар першого діода і викликає вторинну емісію електронів з протилежного боку діода з коефіцієнтом вторинної емісії близько 6. Навіть процес зменшення електронів повторюється ...

перевага - простота виготовлення, обумовлена \u200b\u200bнаявністю одного фотокатода.

недоліки:

Велика хроматична аберація через більшу початкової швидкості вторинних електронів;

Менший контраст зображення;

Низька механічна міцність тонких діодів;

Велика вага і споживає потужність системи магнітної фокусування.

Для усунення цих недоліків розроблені ЕОП з діодами з плівок малої щільності. Пориста структура плівок (емітер KC1 на алюмінієвій плівці) дозволяє отримати велику частину вторинних електронів.