Рис 6.57. ЭОП с канальными электронными умножителями; / - объект наблюдения; 2 - линзовый объектив; 3 - оптическое изображение; 4 - фотосатод иа плосковогиутой стекловолокониой пластине; 5 - фокусирующий и запирающий электрод; 6 - оптическое изображение объекта; 7 -анод конической формы; 8 - электрод, сжимающий изображение и устраняющий дисторсию; 9 - микроканальный умножитель; Ю - люминесцентный экран на плоской стекловолокониой пластине; - окуляр.

/О

Одна из конструкций ЭОП с канальными умножителями представлена на рис. 6.57. Изображение объекта проектируется на плоскую поверхность стекловолокониой пластины и передается на фотокатод ЭОП. Электронное изображение на фотокатоде при помощи электронной оптики оборачивается и фокусируется на входе микроканального умножителя, повышающего в 10 раз интенсивность электронного изображения. С выхода умножителя электронное изображение переносится на люминесцентный экран, где оно рассматривается наблюдателем. Фокусировка достигается при напряжении на электроде 430 В, а запирание при-330 В. Потенциал анода 8 кВ. Прикладывая некоторое напряжение к электроду, размещенному между микроканальным умножителем и коническим анодом, можно сжимать изображение и устранять его дисторсию.

Микроканальный электронный умножитель выполнен в виде шайбы диаметром 30 мм и толщиной 2 мм, составленной из параллельных канальных умножителей диаметром 55 мкм. К торцам каналов прикладывается напряжение 1 кВ Шайба расположена иа расстоянии 1,5 мм от люминесцентного экрана; разность потенциалов между ними 5 кВ. Колба ЭОП с микроканальным умножителем вписывается в цилиндр диаметром 50 мм при диаметре фотокатода 25 мм. Коэффициент усиления по яркости составляет 1,4 105. Коэффициент усиления по току такой же, как и в трехкамерном ЭОП с оптическим контактом.

6.6. ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ ПЕРЕДАЮЩИЕ ТРУБКИ

В приборах ночного видения, предназначенных для получения телевизионных изображений низкотемпературных объектов, применяют два типа передающих трубок;

а) трубки, основанные на использовании излучения луны и звездного неба, отраженного рассматриваемым объектом, т. е. работающие при низких уровнях освещенности;

б) трубки, использующие собственное тепловое излучение объектов, т. е. работающие в длинноволновой инфракрасной области спектра.

Обычные телевизионные передающие трубки способны нормально работать только при высоких освещенностях объектов. Так, например, для случая применения объективов с относительным отверстием 1 : 2 минимальные значения освещенности должны составлять: для супериконоскопа 1000 лк, для видикона 300 лк, для ортикона 150 лк, для суперортикона Ли-201 60 лк и для суперортикона Ли-17 20 лк. Поэтому даже наиболее чувствительные передающие телевизионные трубки не позволяют осуществить наблюдение объ- -ектов в ночных условиях. I

99992

999999�

Основными факторами, ограничивающими чувствительность телевизионных трубок, являются шумы предварительного усилителя и шумы коммутирующего электронного пучка. Поэтому для повышения чувствительности трубок необходимо усиление фототока производить до того, как электронный пучок осуществит коммутацию заряда, накопленного на мишени.

Первый образец телевизионной передающей трубки, специально предназначенной для работы при низких уровнях освещенности, представлял собой суперортикон, соединенный с ЭОП (рис. 6.58). Элементы 1...5 образуют ЭОП, а элементы 6...12 - суперортикон. Экран преобразователя состоит из тонкой стеклянной подложки, на которой с одной стороны нанесен алюминировап-ный люминофор (сульфид цинка, активированный серебром), а с другой стороны - сурьмяно-цезиевый фотокатод. Алюминиевая пленка улучшает оптический контакт между люминофором и фотокатодом вследствие отражения света от ее поверхности и устраняет обратную связь между люминофором и первичным фотокатодом.

Фотоэлектроны, испускаемые первичным мпогощелочным фотокатодом, при попадании на него оптического изображения объекта ускоряются высоким напряжением и фокусируются иа экран ЭОП электростатической линзой. Пробивая тонкую пленку алюминия, фотоэлектроны возбуждают люминофор, свечение которого вызывает эмиссию фотоэлектронов со вторичного фотокатода. Благодаря системе 7 фотоэлектронное изображение переносится на мишень 9 суперортикона, создавая на ней потенциальный рельеф, считываемый электронным лучом 10.

В местах мишени с наибольшим поло?кительным потенциалом, т. е. в местах, соответствующих наибольшей освещенности наблюдаемого объекта, электронный луч, компенсируя этот потенциал, оставляет большое число электронов, но часть их возвращается обратно и попадает на фотоэлектронный умножитель 12. Участки мишени, подвергшиеся воздействию меньшего числа первичных электродов фотокатода, т. е. соответствующие меньшей освещенности объекта, требуют меньшего числа электронов для компенсации потенциала, и число воввратившихся в луче 11 электронов будет большим. Таким образом, поток электронов, возвращающихся с мишени на фотоэлектронный умножитель 12, оказывается промодулированным в соответствии с освещенностью отдельных участков фотокатода.

Если спектральные характеристики экрана ЭОП и вторичного фотокатода согласованы, то одна камера ЭОП обеспечивает при ускоряющем напряжении 20 кВ усиление по току в 10...20 раз; при двухкамерном ЭОП можно получить 300-кратное усиление. Количество каскадов усиления яркости ограничивается падением разрешающей способности, которая зависит от аберраций электронно-оптической системы и от рассеяния света на пути между люминесцирую-щим слоем и фотокатодом. При оптимальной толщине слоя люминофора и подложки удается достичь разрешения в центре поля зрения при одном каскаде

Рнс. 6.58. Суперортикон, соединенный с ЭОП: / - фотокатод; г - фокусирующая система; 3 - электронное изображение объекта; 4 - анод {алюминиевая трубка); 5 - экран; 6 - катод суперортикона; 7 - устройство для формирования вторпчного электронного изображения; S - анод; 9 - стеклянная мишень; tO, -электронный луч; /2 - фотоэлектронный умножитель.

- волоконный

Рис 6 59 Передающая трубка с вторично-электронной проводимостью; / -светопровод- 2 - фотокатод; 3 - фокусирующий электрод; 4 - сигнальная пластина; 5 - 6 -экран нанесенный иа стенку колбы; 7, 8, 9 - фокусирующие электроды; /О- видеосигнал; - нагрузочный резистор.

усиления яркости 600...650 линий, а ири двух каскадах - 450 линий. Опытный американский образец трубки дает хорошее изображение предметов в условиях ясного звездного неба и приемлемое изображение при облачности и отсутствии луны. Уровень ночной освещенности, характерный для этих условий, колеблется в пределах 0,01...0,001 лк. Трубка позволяет получить изображение с разрешающей способностью, соответствующей 100-строчному разложению, и освещенностью на-фотокатоде 5 10 ? лк.

Для некоторых целей, в частности для астрономических наблюдений, когда имеются чрезвычайно малые освещенности, целесообразно перед считыванием накапливать заряд в течение длительного времени. Одной из трубок, разработанных для таких применений, является телевизионная передающая трубка с вторично-электронной проводимостью (ВЭП). В этой трубке в качестве механизма накопления заряда на мишени вместо вторичной электронной эмиссии, как в обычном су-перорткконе, использован эффект проводимости в диэлектрике, наведенной электронной бомбардировкой.

Схема трубки с ВЭП приведена на рис. 6.59. Конструктивно она выполнена в виде двух секций 4 и В, между которыми расположена мишень. Секция А представляет однокамерный ЭОП с электростатической фокусировкой, формируюш.ий электронное изображение рассматриваемого объекта. Проектируемое на экран трубки плоское изображение передается по волоконному светопроводу на фотокатод, где создается искривленное изображение, что необходимо для компенсации кривизны поля за счет электростатического фокусирующего действия электрода. Потенциал фотокатода - 8 кВ, поэтому эмиттированные фотоэлектроны ускоряются и при соударении с мишенью имеют энергию 8 кэВ.

Мишень состоит из основания в виде слоя AI2O3 толщиной 70 нм, слоя алюминия толщиной 50 нм и слоя КС1 малой плотности. Слой алюминия служит сигнальной пластиной. Его осаждают методом испарения в вакууме на слой AlgOg. После этого на алюминий путем испарения осаждается слой КС1. Мишень укрепляют на металлическом кольце диаметром 20...25 мм.

Фотоэлектроны с энергией 8 кэВ проходят через слой AlgOg н слой КС1 и в последнем теряют большую часть своей энергии, образуя большое число медленных вторичных электронов. Но потенциальный рельеф на мишени создается не только вторичными электронами. Под действием электрического поля большинство вторичных электронов первоначально собирается сигнальной пластиной, благодаря чему положительный заряд слоя, К.С1 возрастает. Вторичные электроны, прошедшие сквозь слой 1\С1, отбирают,ся экраном.