Рис. G.34. Схема статического ФЭУ со скрещенными полями; / - падающее излучение: 2 -электрод (и=0); 3 -траектория электронов; - - коаксиальный выход; 5 - первый динод ((7= -Ув-ьгЕДх); в -фотокатод {U= ~Us+Elix); 7-холостой электрод /(7= -Us).

электрические и магнитные поля, а в другом - только статическое электрическое поле. Каждый из этих ФЭУ имеет восемь медно-бериллиевых вторично-эмиссионных динодов и внутренний непрозрачный фотокатод. Коэффициент усиления по току достигает 105, разброс времени пролета электронов не превышает 7 \0~ с.

Принципиальная схема статического ФЭУ со скрещенными полями приведена на рис. 6.34. Электроны ускоряются сильным электрическим полем, которое создается высокой постоянной разностью по-

Таблица 6.15

Параметры быстродействующих ФЭУ отечественного и иностранного производства

Тип ФЭУ

Разброс времени пролета электронов

Время нарастания импульса

ФЭУ-72

ФЭУ-36

ФЭУ-77

ФЭУ-30

ЭЛУ-09

ФЭУ 53

Экспериментальный со скрещенными полями

К1549

С70045

RCA7264

С70133

С70129В

WX3006

Экспериментальный со скрещенными полями

ХР1020 56AVP

K14FS50

1,1...1,5

2,1...2,3

Ряс. 6.35. Дяводная система электростатического ФЭУ СВЧ диапазона: 1 - фотокатод: 2 - первый динод; 3 - коаксиальный выход.

-J800 -згоо

/У .л

<\-zooo

-МОО

-2300

X Ч1 Длина пути 42 т -2900/f~Xi

-3500

тенциалов между динодной системой и нулевым электродом, так что время пролета электронов от одного динода к другому мало. Напряженность магнитного поля равна нескольким сотням гаусс. Приборы такого типа можно применять для приема оптических сигналов, модулированных с частотой до S ГГц.

Особенностью электростатического ФЭУ является уменьшение разности времени пролета с помощью специального подбора геометрии динодной структуры (рис. 6.35). Быстродействие такого ФЭУ сравнимо с быстродействием ФЭУ со скрещенными статическими полями, а коэффициент усиления несколько меньше. Здесь также важна точная юстировка положения каждого динода и необходимы высокие напряжения. В табл. 6.15 приведены параметры быстродействующих фотоумножителей отечественного и иностранного производства.

В качестве высокочастотных приемников излучения используют также вакуумные фотодиоды при включении их в соответствующую СВЧ схему и подаче на анод довольно высокого напряжения. Схема коаксиального диода с плоскими фотокатодом и анодом, встроенным в коаксиальный кабель (анод соединен с центральным проводником кабеля), приведена на рис. 6.36. Эквивалентное сопротивление этих диодов очень мало. Например, для 10-сантиметрового диапазона /?эке ~ 6 Ом, для диапазона 2,5...5,8 см акв = 0,5 Ом. Из-за отсутствия дополнительного усиления по току вакуумные фотодиоды имеют низкую чувствительность и могут использоваться для регистрации мощных излучений, модулированных высокой частотой.

. В последнее время разработаны вакуумные фотодиоды с распределенной эмиссией. Эти приборы предложены для широкополосного детектирования сигналов с частотами модуляции, соответствующими миллиметровому диа- Р™- б-Зб. Схема коаксиального диода: / -изо-пазону КЛотппнопяхг пягппрпр- лятор вакуума; г - фотокатод; 3- окно; 4-iiddOHy. с фотодиодах с распреде- падающее излучение; 5 -анод; б -централь-ЛеннОИ эмиссией одна полоса ный проводник коаксиальной линии.

((с нанесенным на -нее фоточувствительным слоем) является катодом, а другая - анодом. К полосковой линии прикладывается постоянное напряжение. Если внутрь такого волновода попадает световой луч, то возбуждается бегущая волна фототока, скорость которой совпадает со скоростью волн в линии передачи, и поэтому волна тока отдает энергию в линию передачи. Приборы такого типа практически осуществимы даже при частотах 100 ГГц. Квантовый выход такой же, как и у других приемников; йзкв Ю Ом на частоте 100 ГГц.

Следующим типом быстродействующих приемников когерентного излучения являются импульсные и СВЧ фотоэлементы. Импульсные фотоэлементы предназначены для регистрации импульсов малой длительности (наносекунды), что обеспечивается малым расстоянием между фотокатодом и анодом и сильным однородным электрическим полем. Приборы имеют коаксиальный выход, малую междуэлектродную емкость и низкую индуктивность вводов; выходной ток может достигать в импульсе большой величины порядка долей ампера.

В импульсных фотоэлементах расстояние между катодом и анодом уменьшают до нескольких миллиметров, а анодное напряжение увеличивают до 2...5 кВ. Устройство этих приемников лазерного излучения показано на рис. 6.37. Анод выполняют в виде кольца (рис. 6.37, а) или плоской сетки (рис. 6.37, б), баллон металло-стеклянный, вывод коаксиальный. Серию сильноточных импульсных фотоэлементов с коаксиальным выводом катода и анода обозначают ФЭК.

Фотоэлемент с широкополосным волноводом, называемый СВЧ фотоэлементом (рис. 6.38), состоит из вакуумного фотоэлемента и широкополосного волновода. Фотокатод / выполнен в виде серебряного диска радиусом 20 мм. Рабочая поверхность диска диаметром 15 мм покрыта чувствительным слоем из оксидов серебра и цезия. Амплитудно-модулированное излучение фокусируется линзой и попадает на поверхность фотокатода. Поток электронов ускоряется и фокусируется электронной пушкой так, что он проходит в виде узкого луча через щель взаимодействия, образованную вершинами двух полых усеченных конусов, укрепленных в стенках волновода. Диаметр щели равен 1,12 мм, ширина 0 6 мм. В области взаимодействия модулированный электронный поток возбуждает колебания в отрезке волновода, настроенном на частоту модуляции с помощью поршня (плунжера) 2.

Рис. 6.37. Импульсные фотоэлементы: / - охранное кольцо; 2 - фотокатоя; 3 - входное окно; 4 - анод; 5 - стеклянный корпус; 6 - сеточный анод; 7 - фотокатод; 8 - согласующий переход равного волнового сопротивления; 9 - металлический корпус; 10 - коаксиальный разъем.