Главная -> Прохождение невидимых тепловых лучей 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 [ 94 ] 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 сопротивления усилителя R и емкости С приемника. В этом случае емкость каждого конденсатора можно найти, измерив время его отклика на импульс лучистого потока постоянной амплитуды. На основании проведенных за рубежом экспериментов установлено, что пироэлектрические приемники можно использовать для индикации излучения лазеров с длиной волны 10,6 мкм при комнатной температуре. Частотные карактеристики этих устройств равномерны в инфракрасном диапазоне, поэтому их можно применять для всех длин волн в диапазоне 0,7...10 мкм. Вследствие простоты и способности нормально функционировать при комнатной температуре эти приемники удобны для лабораторных исследований длинноволновых инфракрасных излучений. Параметры приемников с внешним фотоэффектом приведены в табл. 6.16. Из этой таблицы видно, что статические ФЭУ наиболее приемлемы для детекторного приема, а фотоэлементы и фотоумножители бегущей волны - для гетеродинного приема информации. Остальные приборы имеют определенные преимущества при высоких уровнях мощности падающего излучения или на очень высоких частотах. 6.5. ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ИЗОБРАЖЕНИЯ Электронно-оптическими преобразователями (сокращенно ЭОП) называют электровакуумные приборы, преобразующие изображение, создаваемое на фотокатоде рентгеновскими, ультрафиолетовыми, видимыми или инфракрасными лучами, в видимое изображение на флуоресцирующем экране. Целью такого преобразования может являться усиление яркости изображения, перенос изображения из одной спектральной области в другую либо из одной плоскости в другую. Схема простейшего ЭОП изображена на рис. 6.44. Он представляет собой стеклянный сосуд 5, вакуумированный до давления 1,33 10- ... 1,33 X X 10-* Па для беспрепятственного движения электронов. На одной стороне сосуда сделан полупрозрачный фотокатод 4, а на другой - флуоресцирующий экран 7. Между экраном и фотокатодом приложено напряжение 10... 15 кВ. Объектив 2 создает на полупрозрачном фотокатоде видимое или невидимое изображение 3 объекта /. Лучи, пройдя толщу катода, выбивают электроны из поверхности фотослоя, обращенной к аноду. Число электронов, испускаемых каждой точкой фотокатода, пропорционально ее освещенности. В момент выхода из какой-либо точки катода электронов их скорости направлены во все стороны, благодаря же ускоряющему электрическому полю, находящемуся непосредственно за катодом, электроны стягиваются в узкий пучок, который приходит к экрану в точку, лежащую против точки выхода. Бомбардировка электронами экрана вызывает свечение флуоресцирующего вещества и появление на экране перевернутого изображения наблюдаемого объекта. Отношение линейного размера изображения на экране к линейному размеру изображения на фотокатоде называется электронно-оптическим увеличением ЭОП и обозначается Тд. Изображение, получающееся на экране, менее отчетливо, чем изображение объекта, создаваемое объективом на фотокатоде. Эго объясняется тем, что электроны, вылетающие из какой-либо точки фотокатода, имеюг различ- Рис. 6.44. Схема простейшего ЭОП: / - наблюдаемый объект; 2 - объектив; 3 - изображение объекта на фотокатоде; 4 - полупрозрачный фотокатод; 5 - стеклянный -баллон; 6 - электронное изображение объекта; 7 - экран. ые направления начальной скорости и, перемещаясь в электрическом поле, описывают разные траектории так, что на экране они собираются не в одну точку, а в небольшой кружок (кружок рассеяния). Дальше всех отходят от оси электроны, вылетевшие из элемента фотокатода под углом, близким к 90°, и имеющие наибольшую начальную скорость. Именно эти электроны ограничивают кружок рассеяния, диаметр do которого определяют по формуле: йо=4/]/ (6.8) где I - расстояние между экраном и фотокатодом; Ua - анодное напряжение, В; t/biaKc - наибольшая начальная энергия электронов, В (для кисло-родно-цезиевого фотокатода t/мако = 0,3 В, для многощелочного - 0,6 В). Диаметр кружка рассеяния определяет разрешающую способность ЭОП, под которой понимается число пар линий N (белой и черной) на 1 мм изобра жения черно-белой стандартной миры на фотокатоде, различаемых в соответствующем изображении на экране в четырех направлениях, при максимальной для наблюдения яркости экрана и окулярной оптике достаточного увеличения. Очевидно, N= Гэ/do лин/мм. Диаметр кружка рассеяния, как это следует из формулы (6.8), можно уменьшить, если увеличить напряжение f/g и уменьшить расстояние / между экраном и фотокатодом. При значительном увеличении Ua возникает явление вырывания электронов электрическим полем, что приводит к дополнительной засветке экрана, уменьшающей контрастность изображения. При уменьшении расстояния / сверх допустимого значения возможен электрический пробой воздушного промежутка; кроме того, свечение экрана, находящегося на малом расстоянии от фотокатода, вызывает нежелательную фотоэмиссию, также ведущую к снижению контрастности изображения на экране. Поэтому для уменьшения размеров кружка рассеяния применяют фокусировку электронных пучков посредством электростатического или магнитного полей. Эквипотенциальные поверхности электрического поля представляют для электронных лучей преломляющие поверхности поэтому, используя специальные электроды, можно придать преломляющим эквипотенциальным поверхностям определенную форму и осуществить фокусировку пучка электронов. Фокусирующая электростатическая система ЭОП должна быть широкоугольной, так как фотокатод, изображение которого необходимо получить, имеет большую поверхность. Это условие хорошо выполняется так называемой иммерсионной линзой, схематически изображенной на рис. 6.45, а. Электроны, вылетевшие в разных направлениях из точки О фотокатода, расположенной на его оси, стягиваются в узкий пучок и собираются в точке Oi, лежащей на той же оси. Электроны, вылетевшие из точки М, отстоящей от центра фотокатода на некотором расстоянии, собираются в точке М^. Таким образом, в полости анода Рнс. 6.45. Схематическое изображение иммерсионной линзы (а) и трсхэлектродной фокусирующей системы (б). Рис. 6.46. ЭОП с трехэлектрояной фокусирующей системой; / - изображение, создаваемое объективом; S - полупрозрачный фотокатод; 3 - электронный пучок; 4 - стеклянный баллон; 5 - электрод; 6 - держатель; 7 - анод; 8 - экран; 9 - электронное изображение; /О - люминесцирующий слой; 7/- алюминиевая фольга: 72 - стеклянная стенка; 13 - контактирующее покрытие. Рис. 6.47. Подушкообразная дисторсия изображения на экране ЭОП. Рис. 6.46 Рис. 6.47 имеется поверхность, близкая к параболоиду вращения, отображающая фотокатод. Пройдя эту поверхность, электроны расходятся и образуют на экране кружок рассеяния больший, чем в центре экрана. Поэтому разрешающая способность ЭОП падает по мере удаления от центра экрана к его периферии. Уменьшить кривизну изображения можно, придав катоду сферическую форму, но при этом возникает трудность фокусировки светового изображения на сферическую поверхность, так как изображение, даваемое обычными объективами, уже имеет кривизну, противоположную по знаку кривизне фотокатода. Диаметр кружка рассеяния ЭОП с иммерсионной линзой рассчитывают по формуле: do ~ 1,2 и^акс/Ек, где £ - напряженность поля у фотокатода; масштаб изображения можно менять в широких пределах изменением величин Dk, Da, Ljj и i-a (рис. 6.45, а). Повышения разрешающей способности ЭОП достигают применением трехэлектродной фокусирующей системы (рнс. 6.45, б). Изменяя потенциал третьего электрода, можно регулировать диаметр кружка рассеяния в различных точках экрана. На рис. 6.46 приведена схема ЭОП с трехэлектродной фокусирующей системой, имеющего следующие параметры: максимальный диаметр 80 мм. длина 160 мм, полное напряжение 18 кВ, диаметр экрана 50 мм, разрешающая способность 30 лип/мм. Недостаток ЭОП - наличие подушкообразной дистор-сии (рис. 6.47). Для фокусировки электронных пучков применяют также магнитные поля. Простейшая магнитная линза представляет собой постоянный магнит кольцевой формы и хотя при этом нельзя получить значительную напряженность поля, величина последней является стабильной. Электромагнитные линзы, напротив, позволяют получать поля большой интенсивности, но предъявляют жесткие требования к постоянству тока в обмотках. Обычно применяют короткие магнитные линзы, воздействующие на электронный луч на небольшом участке. Их устанавливают вблизи фотокатода так, чтобы силовые линии магнитного поля были направлены по возможности перпендикулярно плоскости фотокатода. Схема ЭОП с электромагнитной фокусирующей линзой представлена на рис. 6.48. Так как магнитное поле может изменять только направление движения электронов, а не их энергию, то Б ЭОП смагнитной линзой должно быть предусмотрено дополнительное ускоряющее поле; оно образуется за счет ускоряющего электрода, расположен- |
© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95 |