Устройство для электронно-оптической кадровой съемки

Устройство для электронно-оптической кадровой съемки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Л И С А Н И Е 940255

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социалистические республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Задавлено 17. 12. 80 (21) 3222987/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30.06. 82. бюллетень РЬ 24

Дата опубликования описания 30.06.82 . (5I ) NL. Кл .

H 01 J 31/50 фкудврстваяаФ камитет

СВАР ав амем взобретенийи открытий (53) УДК 621. 385. .832(088.8) М. Е. Герценштейн, В. А.Долженков, В. В.Кобзев и Т. М. Рахманчик (72) Авторы изобретения

Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (7l ) Заявитель (зЦ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКОЙ

КАДРОВОЙ СЬЕМКИ

Изобретение относится к технике исследования быстрощклекающих процессов при электронно-оптической кадровой фотосъемке и может быть использовано, например, при исследовании излучения мишени в управляемом импульсном термоядерном синтезе, при лазерных исследованиях и т.д., где возникает необходимость кадровой съемки самосветящихся объектов.

Известно устройство кадровой съемки на базе импульсного электронно-оптического преобразователя ПИМ, которое представляет собой электронно-оптический преобразователь (ЭОП), имеющий в районе кроссовера диафрагму с малым отверстием. Перед диафрагмой и после нее помещены передняя и задняя пара отклоняющих пластин.

Передняя пара пластин вызывает дви- 0 жение кроссовера по диафрагме, экспонируется только тот момент, когда электронное пятно совпадает с отверстием. При работе только передней

2 пары пластин изображение двигается по экрану и смазывается, чтобы его остановить, используется вторая пара пластин, компенсирующая это движение (поэтому вся система получила название "компенсированный затвор" (1) Недостатками известного технического решения являются трудность получения точной компенсации движения иэображения для высоких импульсных напряжений, что приводит к невозможности получения длительности экспозиции кадра короче 3-5 нс, и малый динамический диапазон.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для электроннооптической кадровой съемки, содержащее основной прямоугольный фотокатод и анодную пленку со слоем люминофора на подложке.

Устройство выполнено на бипланарном ЭОПе, между анодом и катодом которого прикладывается импульс напря40255 4 тавливается из тонкого прозрачного жаростойкого материала, например слюды.

Со стороны, которая обращена к основному фотокатоду 1, пленка покрывается слоем люминофора, а затем на нее наносится вакуумным напылением тонкий слой алюминия. Этот слой, во"первых, не пропускает свечения

1о люминофора обратно к основному фотокатоду, во-вторых, обеспечивает подачу напряжения к люминофору и, в-третьих, не пропускает медленных фотоэлектронов. С другой стороны слю15 ды напыляется тонкая проводящая пленка, после чего на ней в вакууме формируется фотокатод.

Расстояние между фотокатодом 1 и пленкой 2 определяется из условия, 2о чтобы пролетное время -Ь было бы меньше времени экспозиции С .

Устройство работает следующим образом.

Если фотокатод анодной пленки 2

25 не освещен, то тока через промежутоК между частью пленки А С и анодной сеткой 5 нет. Благодаря наличию высокоомного сопротивления 8 пленка 2 имеет относительно фотокатода 1 небольшой положительный потенциал, Фотоэлектроны, порожденные излучениI ем на фотокатоде 1, слабо ускоряются полем и попадают на пленку 2, имея небольшую энергию. Электроны

35 небольшой энергии не могут пробить алюминиевое покрытие и возбудить люминофор, поэтому на фотокатод пленки 2 свет не попадает и тем самым фотоэлектроны пленкой не излучаются - затвор заперт.

f !

1ри освещении участка CA импульсом света между фотокатодом 1 и пленкой 2 возникает импульс тока, и следовательно, в линии передачи, образованной фотокатодом 1 и пленкой 2, возникает импульс напряжения, который распространяется вдоль линии вправо и влево. Импульс, распространяющийся вправо, ускоряет фотоэлектроны и тем самым они смогут

50 возбудить люминофор - затвор открывается. Имеет место аналогия с фото аппаратом (импульс аналогичен бегущей прозрачной части шторки затвора) . И 1 Д;

3 9 жения длительностью 0,3 нс и амплитудой 15 кВ (2).

Недостатки такого устройства за" ключаются в трудности получения широкополосного согласования из-за возникновения резонансов и трудности получения коротких высоковольтных импульсов, что связано с паразитными реактивными параметрами ламп, конечным временем срабатывания разрядников и т.д.

Кроме того, в нем ограничен динамический диапазон из-за большого времени пролета в камере.

Цель изобретения - уменьшение минималыного времени экспозиции и увеличение динамического диапазона.

Укаэанная цель достигается тек, что в устройстве для электронно-оптической кадровой съемки, содержащем основной прямоугольный фотокатод и анодную пленку со слоем люминофора на подложке, на внешней по отношению к фотокатоду стороне подложки сформирован дополнительный фотокатод и параллельно его плоскости расположена сетка, имеющая ввод для соединения с положительным полюсом высоковольтного импульсного источника напряжения, а основной фотокатод и подложка расположены параллельно с зазором величиной 4 определенной из соотношения где P- — заряд электрона, Ь - масса электрона, 0 - амплитуда импульса напряже ния на промежутке фотокатоданодная пленка; время экспозиции.

На чертеже схематично показано предлагаемое устройство.

Устройство содержит основной прямоугольный фотокатод 1, анодную пленку 2, нагрузочные сопротивления 3 и 4, анодную сетку 5, сопротивление

6, шунтирующую емкость 7, оптическую систему 8, высокоомное сопротивление 9. Кроме того, на схеме показаны

I границы рабочего поля АВ и А В до-! полнительного поля устройства А С, зазор между основным фотокатодом и анодной пленкой d и зазор между дополнительным фотокатодом и анодной сеткой 4.

Анодная пленка 2 выполнена как пленка люминофор-фотокатод и изгоВ случае если оконечное сопротивление 3 близко к волновому сопротивлению линйи, то импульс поглощается и экспозиция прекращается.

5 9402

Импульс, бегущий влево, доходит до оконечного сопротивления 4, и здесь возникают следующие случаи: оконечное сопротивление равно волно вому, импульс поглощается, оконечное сопротивление меньше волнового, импульс отражается с изменением зна ка и тем самым усиливает запирающее действие затвора, оконечное сопротивление намного больше волнового, импульс отражается без изменения знака и экспозиция повторяется.

Такой режим работы имеет смысл в том случае, если оба импульса практически сливаются. Возможен также режим, когда оба оконечных сопротивления больше волнового, тогда линия эквивалентна емкости и длительность экспозиции определяется постоянной времени образующейся RC-цепочки. 20

После прекращения экспозиции возбужденный люминофор пленки 2 хранит электронное изображение, постепенно высвечивает. Время высвечивания у современных люминофоров меняется в

-6 широких пределах (от 10 -10 с до нескольких секунд) .

Необходимое значение времени послесвечения определяется требуемой частотой кадров. Само наличие после- зо свечения играет для работы схемы положительную роль, либо позволяет с помощью временной селекции электронной схемы избавиться от мгновенных фотоэлектронов, вызванных светом запускающего лазера. Поэтому из-за большого времени послесвечения ток фотокатода пленки 2 будет на несколь— ко порядков меньше, чем первичный ток фотокатода 1, что приводит к мень-.4О шей роли объемного заряда и тем самым увеличивает на несколько порядков динамический диапазон электронной оптики, расположенной после пленки 2.

Вследствие малого расстояния между фотокатодом 1 и пленкой 2 пролетные времена также малы, а динамический диапазон этого участка возрастает.

Вследствие импульсного режима работы отпадает ряд технических и конструктивных трудностей, имеющихся у

55 6 бипланарных ЭОПов, которые связаны с механическими усилиями больших полей. В данном случае эти усилия кратковременны и более важна не механи" ческая жесткость и прочность конструкции, а инерция материала.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известными имеет меньшую длительность экспозиции кадра до 50 нс) и бопмаий (примерно а 1О раа) динамииеский диапазон. формула изобретения

Устройство для электронно-оптической кадровой съемки, содержащее основной прямоугольный фотокатод и анодную пленку со слоем люминофора на подложке, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения минимального времени экспозиции и увеличения динамического диапазона, на внешней по отношению к фотокатоду стороне подложки сформирован допол" нительный фотокатод, а за ним в параллельной плоскости вне рабочего поля расположена сетка, имеющая ввод для соединения с положительным полюсом высоковольтного импульсного источника напряжения, а основной фотокатод и подложка расположены параллельно с зазором величиной d определен" ной из соотношения, Те Ъ, где P- - заряд электрона; и — масса электрона, U - амплитуда импульса напряжения на промежутке фотокатод - анодная пленка, к время экспозиции

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ефимов В.И, и др. Электроннооптическая фотосъемка в физическом эксперименте. Новосибирск, "Наука",.

1978, с. 131 °

2. Бутолов И.И. и др. Электроннооптические преобразователи и их применение s научных исследованиях.

И., "Наука", 1978, с. 147 (прототип).

940255

5 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб,, д. 4/5

Заказ атент, г. жгород, ул. роектная, илиал

Составитель Е.Пчелов

Редактор Н.Безродная Техред К.Мыцьо Корректор М.йароши