DE2025553C3 - Schaltungsaufbau zum Betrieb einer Bildverstärkerröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schaltungsaufbau zum Betrieb einer Bildverstärkerröhre, wie er im Oberbegriff des Hauptanspruchs beschrieben ist.

Bei dem sogenannten Gated-Viewing-Prinzip wird unter Zuhilfenahme eines Impuls-Lichtsenders, vorzugsweise eines Impuls-Lasers, und eines impulsgesteuerten Licht-Empfängers die Beobachtung von Zielen in einem wählbaren Entfernungsbereich vom Licht-Sender bzw. - Empfänger ermöglicht. Dies geschieht dadurch, daß der Licht-Empfänger nur dann kurzzeitig zum Empfang freigegeben wird, wenn der vom Sender ausgesandte und aus einem interessierenden Zielbereich reflektierte kurze Lichlimpuls auf den Empfänger trifft.

Für einen solchen Impulsbetrieb des Licht-Empfängers sind im allgemeinen Bildverstärkerröhren-Anordnungen bekannt, wie auch die DE-OS 18 02 247 zeigt, deren erste Röhre mehr als zwei, häufig sogar vier Elektroden besitzt. Der Vorteil in der Verwendung derartiger Mehrelektroden-Röhren wurde darin gesehen, daß zur Ansteuerung der Röhren zum Zwecke der F.mpfangsfreigabe nur verhältnismäßig niedrige Spannungsimpulse benötigt werden, die an eine der Gitierelektroden gelegt werden. Da jedoch bei solchen Mehrelektroden-Röhren die Abbildungsschärfe im wesentlichen von den an den einzelnen Elektroden liegenden Potentialen bestimmt wird, muß die angesteuerte Gitterelektrode mit einem möglichst rechteckförmigen Impuls von definierter Amplitude beaufschlagt werden. Die Amplitude des Spannungsimpulses darf sich dabei nur um etwa 1% verändern. Darüber hinaus muß die Anstiegs- und Abfallzeit des Spannungsimpulses möglichst kurz im Vergleich zur gesamten Impulsdauer sein, da während dieser Zeiten Bereiche schlechter Abbildungsgüte durchlaufen werden. Da nun aber die Dauer des gesamten Impulses nur etwa 100 ns beträgt, würde der Wunsch, die Anstiegs- und Abfallzeiten im Vergleich zur gesamten Impulsdauer kurz zu halten, die Lösung einer Reihe von technischen Problemen erfordern, die den ohnehin schon für eine Mehrelektroden-Röhre erhöhten Aufwand noch wesentlich vergrößert

In der US-PS 34 97 699 ist eine dreistufige Bildverstärkerröhren-Anordnung beschrieben, deren Leuchtschirme eine progressiv fortschreitende Nachleuchtdauer aufweisen. Der Leuchtschirm der ersten bzw. der zweiten Stufe ist mit der Photokathode der zweiten bzw. der dritten Stufe galvanisch gekoppelt. Solche Anordnungen arbehen nur bei blitzartiger Beleuchtung, bei der die Blitze darüber hinaus exakt rechteckförmig sein müssen. Die erste Stufe der Anordnung wird mittels eines elektronischen Schalters an Spannung gelegt und am Ende eines Blitzes wieder abgeschaltet Der Zeitpunkt der Spannungseinschaltung ist in der Druckschrift nicht angegeben. Das Abschalten der ersten Stufe bewirkt zugleich das Einschalten der zweiten Stufe. Nach einer gewissen Zeit wird die zweite Stufe abgeschaltet und die dritte Stufe an Spannung gelegt. Abgesehen von dem nur mit einigem Aufwand zu erstellenden elektronischen Schnellschalter können durch die nicht definierte Spannungsabschaltung zusätzliche Rauscheffekte das Nutz-/Störvcrhältnis erheblich beeinflussen. Weiterhin werden kurze Spannungsimpulse auf die erste Kathode zu unscharfen Bildern führen, weil die Elektronen zu langsam sind und durch radialsymmetrische Felder gestört werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht dagegen darin, diesen Aufwand zu vermeiden und einen Schaltungsaufbau zum Betrieb einer Bildverstärkerröhre zu schaffen, die bei Erhaltung einer guter. Abbildungsschärfe die Durchführung eines Impulsbetriebs wesentlich vereinfachen.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden gemäß der Erfindung die im Kennzeichen der Hauptansprüche angegebenen Merkmale vorgeschlagen. Der Vorteil der Verwendung einer Bildverstärkerdiodenanordnung anstelle einer Mehrelektroden-Röhre ist darin zu sehen, daß die Abbildungsschärfe einer solchen mit nur zwei Elektroden versehenen Röhre praktisch von der Höhe der anliegenden Spannung unabhängig ist.

Aus diesem Grund kann uine solche Röhre mit Kurzzeit-Spannungs-Impulsen von beliebiger Kurvenform, beispielsweise mit halbsinusförmigen Impulsen, beaufschlagt werden, ohne daß die Abbildungsschärfe leidet. Da die Amplitude des Impulses lediglich die Größe der Lichtverstärkung bestimmt, braucht diese auch keinen besonderen Genauigkeitsforderungen gerecht zu werden. Obwohl zur Erzielung maximaler Lichtverstärkung bei üblichen Hochvakuum-Röhren Impulsamplituden von bis zu 15 kV benötigt werden, ist die Erzeugung derartig hoher Impulse, deren Form

jedoch keinen besonderen Anforderungen unterliegt, in der Regel einfacher und mit weniger Aufwand zu erreichen als die Erzeugung von relativ exakten Rechteck-Impulsen vergleichbarer Dauer mit Amplituden in der Größenordnung von etwa 1000 V. Als weiteren Vorteil bei der Verwendung von Bildverstärkerdioden ist auch deren geringerer Preis gegenüber den Mehrelektroden-Röhren zu nennen.

Weitere Vorteile werden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nach der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer impulsbetriebenen zweistufigen Bildverstärkerdioden-Anordnung und

F i g. 2 den Verlauf der den einzelnen Elektroden zugeführten Spannungen.

In der Fig. ! ist eine erste Bildverstärkerdiode 1 und eine zweite Bildverstärkerdiode 2 in einer zweistufigen, fiberoptikgekoppelten Anordnung dargestellt. Die erste Bildverstärkerdiode 1 weist eine Fotokathode 4 mit einer ringförmigen Kontaktierung 18 auf, der gegenüber eine hohle metallische Anode 5 in Kegelstumpfform normalerweise ein positives Potential aufweist. Die in der Fotokathode ausgelösten Elektronen werden durch das zwischen Kathode und Anode bestehende elektrostatische Feld beschleunigt und treffen, nachdem sie den evakuierten Raum 3 durchflogen haben, auf den Bildschirm 6 der ersten Bildverstärkerdiode auf, wo sie durch Anregung des Leuchtstoffes ein sichtbares Bild erzeugen. In der zweiten Bildverstärkerdiode 2 wiederholt sich dieser Vorgang. Diese zweite Bildverstärkerdiode 2 ist in gleicher Weise wie die Bildverstärkerdiode 1 aufgebaut und weist neben einer Fotokathode 8 mit einer ringförmigen Kontaktierung 12 einen Vakuumraum 7, eine Anode 9 und einen Leuchtschirm 10 auf.

Zur Beaufschlagung dieser zweistufigen, durch eine Fiberoptik 11 gekoppelten Bildverstärkerröhren-Anordnung mit Kurzzeit-Spannungsimpulsen ist ein Impulsgenerator 13, ein erster Kondensator 14 und ein Gleichrichter 15 vorgesehen. Die Anode 5 der ersten Bildverstärkerdiode 1 ist mit der Fotokatnode 4 über einen hochohmigen Widerstand J6 verbunden. Die Fotokathode 4 ist über einen zweiten Kondensator 17, der auch durch die Streukapazitäten der Fotokathode 4 gegeben sein kann, auf konstantem Potential gehalter. In der F i g. 2 ist mit dem Kurvenzug 20 der Verlauf der der Anode 5 und gleichzeitig der Fotokathode 8 der zweiten BildverstärkerHiode zugeführten Spannung in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen. Der gebrochene Kurvenzug 21 stellt das an der Fotokathode 4 der ersten Bildverstärkerdiode anliegende Potential und der strichpunktierte Kurvenzug 22 das an der Anode 9 der zweiten Bildverstärkerdiode anliegende Potential dar.

Um den Betrieb mit Lichtimpulsen mit einer beispielsweise zweistufigen Bildverstärkerdioden-Anordnung durchführen zu können, wird also die erste Bildverstärkerdiode dieser Anordnung dadurch kurzzeitig für den Empfang freigegeben, daß ihrer Anode 5 ein gegenüber der Fotokathode 4 positiver Spannungsimpuls von sehr kurzer Dauer, beispielsweise etwa 100 ns, in Abständen von etwa einer Millisekunde zugeführt wird. Dies geschieht dadurch, daß der Impulsgenerator 13 über den ersten Kondensator 14 Hochspannungsimpulse von kurzer Dauer zuführt. Während der Impulsspitzen wird der Gleichrichter 15 leitend, wodurch sich über den Kondensator 14 eine Gleichspannung aufbaut, deren Höhe etwa der erforderlichen Impulsamplitude von beispielsweise 15 kV entspricht. Die Anode 5 der ersten Bildverstärkerdiode ist zum Schutz der Fiberoptikscheiben 11 mit der Fotokathode 8 der zweiten Bildverstärkerröhre 2 galvanisch verbunden, so daß an der ringförmigen Kontaktierung 12 der Fotokathode 8 zu jeder Zeit die gleiche Spannung wie an der Anode 5 der ersten Bildverstärkerdiode anliegt. Für den überwiegenden Anteil der Betriebszeit, nämlich für die Zeit zwischen den einzelnen Spannungsimpulsen, stehen diese beiden Elektroden auf einem nahezu konstanten Potential von minus 15 kV (Kurvenzug 20 aus F i g. 2). Über den hochohmig' . Widerstand 16 leih sich diese Spannung auch dem zweiten Kondensator !7 mit, so daß auch die Fotokathode 4 der ersten Bildverstärkerdiode 1 auf diesem konstanten Potential von —15 kV liegt. Während sich nun aber die Kurz'.eit-Spannungsimpulse sowohl der Anode 5 der ersten Bildverstärkerdiode 1 als auch der Fotokathode 8 der zweiten Bildverstärkerdiode 2 mitteilen, verhindert die Kombination aus Widerstand 16 und Kondensator 17, deren Produkt RxC groß gegenüber der Impulsdauer sein soll, daß dieser Spannungsimpuls auch die Fotokathode 4 der ersten Bildverstärkerdiode beaufschlagt. Dadurch besteht aber zwischen der Fotokathode 4 und der Anode 5 der ersten Bildverstärkerdiode für die Dauer des Spannungsimpulses eine Spannungsdifferenz, die die erste Büdverstärkerdiode zum Empfang freigibt.

Während dieser Zeit des Spannungsimpulses ist dagegen die zweite Bildverstärkerdiode 2 gesperrt, da dann sowohl die an Masse angeschlossene Anode 9 als auch die Fotokathode 8 auf dem gleichen Potential, r.amlich auf dem Nullpotential, liegen. Diese kurzzeitige Sperrung der zweiten Büdverstärkerdiode, an der normalerweise, das heißt in der Zeit zwischen den Spannungsimpulsen, eine Spannungsdilferenz von 15 kV liegt, hat keinen Einfluß auf die Abbildungsgütc und die Funktion der beschriebenen zweistufigen Bildverstärkerröhren-Anordnung, da der Leuchtschirm 6 der ersten Büdverstärkerdiode eine gegenüber der Impulsdauer lange Nachleuchtzeit aufweist und folglich das während der Impulsdauer von der ersten Büdverstärkerdiode empfangene Bild in der Zeit bis zum nächsten Impuls von der zweiten Büdverstärkerdiode ventirkt auf deren Leuchtschirm 10 wiedergegeben wird.

Insgesamt geithen ergibt sich nun, dcß durch die Erfindung der Betrieb einer Bildverstärkerröhren-Anordnung nach dem Gated-Viewing-Verfahren in einfacher Weise djrchgeführt werden kann. Anstelle der Bildverstärkerrühren können Bildwandlerröhren vorgesehen sein,

Hierzu 1 Hlatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsaufbau zum Betrieb einer Bildverstärkerröhre, die zusammen mit einer Lichtquelle, die Lichtimpulse aussendet, zur Beobachtung von Zielen in einem wählbaren Entfernungsbereich von der Lichtquelle dient, wobei einer Beschleunigungsoder Steuerelektrode der Bildverstärkerröhre zu einem durch die Entfernung festgelegten Zeitpunkt nach dem Aussenden eines Lichtimpulses ein Spannungsimpuls von kurzer Dauer, der die Bildverstärkerröhre für den Empfang von Lichtsignalen freigibt, zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildverstärkerröhre eine zweistufige Bildverstärkerdiodenanordnung mit einem nachleuchtenden Leuchtschirm in der ersten Bildverstärkerdiode (1) ist daß die Anode (5) der ersten Bildverstärkerdiode mit der Fotokathode (8) der zweiten Bildverstärkerdiode (2) galvanisch gekoppelt ist und daß der kurze Spannungsimpuls der Anode (5) der ersten Bildverstärkerdiode (1) zugeführt wird.

2. Schaltungsaufbau nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (5) der ersten Bildverstärkerdiode (1) über einen ersten Kondensator (14) mit einem Impulsgenerator (13), der positive Impulse kurzer Dauer liefert, und über einen Gleichrichter (15) mit einem Punkt festen Potentials verbunden ist. daß ferner zwischen der Anode (5) und der Fotokathode (4) der ersten Bildverstärkerdiode ein hochohnviger Widerstand (16) und zwischen der Fotokathode (4) und dem Punkt festen Potentials ein zweiter Konden· itor(17) vorgesehen ist, wobei das Produkt aus dem Wert des hochohmigen Widerstandes (16) und der Kapazität des zweiten Kondensators (17) groß gegenüber der Dauer der Impulse ist, und daß die Anode (9) der zweiten Bildverstärkerdiode (2) sich auf konstantem Potential befindet.