NL1004620C2 - Infrared camera. - Google Patents
Infrared camera. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1004620C2 NL1004620C2 NL1004620A NL1004620A NL1004620C2 NL 1004620 C2 NL1004620 C2 NL 1004620C2 NL 1004620 A NL1004620 A NL 1004620A NL 1004620 A NL1004620 A NL 1004620A NL 1004620 C2 NL1004620 C2 NL 1004620C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- particles
- state
- electron
- electrically charged
- infrared
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 45
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 11
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 11
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 9
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 5
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 4
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 2
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical group 0.000 claims 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 10
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000001443 photoexcitation Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000010748 Photoabsorption Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
- H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
- H01J31/49—Pick-up adapted for an input of electromagnetic radiation other than visible light and having an electric output, e.g. for an input of X-rays, for an input of infrared radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
- H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
- H01J31/50—Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J47/00—Tubes for determining the presence, intensity, density or energy of radiation or particles
Description
\\
INFRAROODCAMERAINFRARED CAMERA
De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het afbeelden van een object dat straling in het infraroodgebied emitteert of reflecteert, bijvoorbeeld een infraroodcamera, omvattend een objectief voor het afbeelden van het object 5 op een beeldvlak waarop conversiemiddelen zijn verschaft voor het omvormen van door het object geëmitteerde of gereflecteerde fotonen in het infraroodgebied in elektrisch geladen deeltjes in afhankelijkheid van de plaats van de emissie respectievelijk de reflectie van de fotonen, en 10 plaatsdetectiemiddelen voor het detecteren van de plaats van de emissie van de elektrisch geladen deeltjes.The invention relates to a device for imaging an object that emits or reflects radiation in the infrared region, for example an infrared camera, comprising an objective for imaging the object 5 on an image plane on which conversion means are provided for converting through the object emitted or reflected photons in the infrared region in electrically charged particles depending on the location of the emission and the reflection of the photons, respectively, and position detecting means for detecting the location of the emission of the electrically charged particles.
Bekend zijn infraroodcamera's waarmee een infrarood emitterend of reflecterend object wordt afgebeeld op een afbeeldingsvlak dat is voorzien van een laag 15 infraroodgevoelig materiaal in de gecondenseerde fase, door welk materiaal fotonen in het infraroodgebied worden geabsorbeerd en worden omgezet in een als functie van de plaats detecteerbare elektronenstroom voor het construeren van een beeld van het oorspronkelijke object in het zichtbare 20 deel van het spectrum.Infrared cameras are known with which an infrared emitting or reflecting object is imaged on an image surface provided with a layer of infrared-sensitive material in the condensed phase, through which material photons in the infrared region are absorbed and converted into an electron stream detectable as a function of the location to construct an image of the original object in the visible portion of the spectrum.
Aan de bekende infraroodcamera's is het nadeel verbonden dat het spectrale bereik ervan in het infraroodgebied beperkt is, dat de gevoeligheid gering is, wat wil zeggen dat het aantal fotonen voor het genereren van een waarneembaar 25 signaal noodzakelijkerwijs relatief hoog is, dat de keuzevrijheid voor de in te stellen sluitertijd, dat wil zeggen de tijdsresolutie, beperkt is, en dat de selectiviteit voor de golflengte van het te licht in het infraroodgebied gering is.The known infrared cameras have the drawback that their spectral range in the infrared region is limited, that the sensitivity is small, which means that the number of photons for generating an observable signal is necessarily relatively high, that the freedom of choice for the shutter speed to be adjusted, i.e. the time resolution, is limited, and the selectivity for the wavelength of the light in the infrared region is low.
30 Het is een doel van de uitvinding een infraroodcamera te verschaffen die een groot spectraal bereik heeft.It is an object of the invention to provide an infrared camera that has a large spectral range.
Het is voorts een doel een infraroodcamera te verschaffen die een hoge gevoeligheid heeft, en waarmee een zeer korte sluitertijd realiseerbaar is.It is also an object to provide an infrared camera which has a high sensitivity and which can achieve a very fast shutter speed.
1004620 21004620 2
Nog een doel is het verschaffen van een infraroodcamera met een hoge selectiviteit voor de golflengte van de door het af te beelden object geëmitteerde of geleflecteerde infrarode straling.Another object is to provide an infrared camera with a high selectivity for the wavelength of the infrared radiation emitted or reflected by the object to be imaged.
5 Deze doelen worden gerealiseerd, en andere voordelen worden bereikt, met een inrichting van de in de aanhef genoemde soort, waarbij overeenkomstig de uitvinding de conversiemiddelen een gasvormig medium omvatten voor het absorberen van de waar te nemen fotonenpuls en het emitteren 10 van de elektrisch geladen deeltjes.These objectives are achieved, and other advantages are achieved, with a device of the type mentioned in the preamble, wherein according to the invention the conversion means comprise a gaseous medium for absorbing the photon pulse to be observed and emitting the electrically charged particles.
De elektrisch geladen deeltjes zijn bijvoorbeeld elektronen of ionen.The electrically charged particles are, for example, electrons or ions.
In een inrichting waarvan de conversiemiddelen overeenkomstig de uitvinding een gasvormig medium omvatten is 15 het spectrale gebied van een waar te nemen fotonenpuls niet beperkt tot het infrarode gebied, maar kan het spectrale gebied naar behoefte worden uitgebreid naar het golflengtegebied van het ver-infrarode licht.In an apparatus whose conversion means according to the invention comprise a gaseous medium, the spectral region of a detectable photon pulse is not limited to the infrared region, but the spectral region can be extended to the wavelength region of the far-infrared light as required.
In een uitvoeringsvorm van een inrichting overeenkomstig 20 de uitvinding is de inrichting voorzien van excitatiemiddelen om deeltjes in een aangeslagen elektronentoestand te brengen en bevat het gasvormige medium in die aangeslagen elektronentoestand te brengen deeltjes voor het in die toestand absorberen van de fotonenpuls en het emitteren van 25 de elektrisch geladen deeltjes.In an embodiment of a device according to the invention, the device is provided with excitation means for bringing particles into an excited electron state and the gaseous medium contains particles to be brought into that excited electron state for absorbing the photon pulse in that state and emitting 25 the electrically charged particles.
De aangeslagen elektronentoestand is bijvoorbeeld een Rydberg-toestand.The excited electron state is, for example, a Rydberg state.
Door het brengen van deeltjes, bijvoorbeeld atomen, in een aangeslagen elektronentoestand, bijvoorbeeld een Rydberg-30 toestand worden conversiemiddelen verkregen voor het omvormen van straling in het infrarood- of ver-infraroodgebied, en dus van laag-energetische fotonen in een stroom elektrisch geladen deeltjes. Een atoom in een Rydberg-toestand, hierna aangeduid als Rydberg-atoom, heeft een hoge waarde van het 35 hoofdquantumgetal n, en daardoor een betrekkelijk lage bindingsenergie E (E = -13,6/n2 eV) . Bijgevolg is de betrekkelijk geringe energie van een infrarood- of ver- 1 00 4 6 20 3 infraroodfoton voldoende hoog om foto-ionisatie van een atoom in een Rydberg-toestand te veroorzaken, en uit dat atoom een zwak-gebonden elektron los te maken. Daarenboven is de werkzame doorsnede voor foto-ionisatie voor een gas met 5 Rydberg-atomen hoog, zodat voor dit proces relatief weining fotonen nodig zijn.By bringing particles, for example atoms, into an excited electron state, for example a Rydberg-30 state, conversion means are obtained for converting radiation into the infrared or far-infrared region, and thus from low-energy photons into an electrically charged particle stream. . An atom in a Rydberg state, hereinafter referred to as Rydberg atom, has a high value of the major quantum number n, and therefore a relatively low binding energy E (E = -13.6 / n2 eV). Consequently, the relatively low energy of an infrared or infrared photon is high enough to cause photoionization of an atom in a Rydberg state, and to release a weakly bound electron from that atom. In addition, the photoionization cross-section for a gas with 5 Rydberg atoms is high, so that relatively little photons are required for this process.
Een gasvormig medium dat in een aangeslagen elektronentoestand te brengen deeltjes omvat wordt bijvoorbeeld in de inrichting ingelaten via een 10 gastoevoerleiding.For example, a gaseous medium comprising particles to be brought into an excited electron state is introduced into the device via a gas supply line.
In een uitvoeringsvorm van een inrichting overeenkomstig de uitvinding omvat deze een verdampingsoven voor het in gasvormige toestand brengen van in een aangeslagen elektronentoestand te brengen deeltjes.In an embodiment of a device according to the invention, it comprises an evaporating oven for bringing particles to be brought into an excited electron state in a gaseous state.
15 Voor toepassing in een inrichting volgens de uitvinding geschikte in een aangeslagen elektronentoestand te brengen atomen zijn bijvoorbeeld alkali-atomen, in het bijzonder de elementen Rb (rubidium) of Cs (cesium).For use in an apparatus according to the invention, suitable atoms to be excited in an excited electron state are, for example, alkali atoms, in particular the elements Rb (rubidium) or Cs (cesium).
De atomen worden bijvoorbeeld door excitatie met behulp 20 van een laserlichtbron in de aangeslagen elektronentoestand gebracht.For example, the atoms are brought into the excited electron state by excitation with the aid of a laser light source.
Een in een inrichting volgens de uitvinding toe te passen laserlichtbron is bijvoorbeeld een met een Nd:YAG(neodymium:yttrium-aluminiumgranaat)-laser gepompte 25 kleurstoflaser. In het bijzonder de tweede harmonische van het licht van een Nd:YAG-laser is geschikt om de kleurstoflaser in een dergelijke inrichting te pompen.A laser light source to be used in a device according to the invention is, for example, a dye laser pumped with an Nd: YAG (neodymium: yttrium aluminum garnet) laser. In particular, the second harmonic of the light from an Nd: YAG laser is suitable for pumping the dye laser into such a device.
In een andere uitvoeringsvorm omvat de inrichting een diodelaser.In another embodiment, the device includes a diode laser.
30 Het licht van de laserlichtbron wordt volgens een op zich bekende wijze met behulp van projectiemiddelen, bijvoorbeeld een cilindrische lens, geprojecteerd in het beeldvlak van het af te beelden object, zodat in het gasvormige medium ter plaatse van dat beeldvlak een vlak 35 ontstaat waarin deeltjes in een aangeslagen elektronentoestand te brengen zijn, en waarbij deeltjes buiten dat vlak niet in die aangeslagen elektronentoestand te 1004620 4 brengen zijn.The light from the laser light source is projected in the image plane of the object to be imaged in a manner known per se by means of projection means, for instance a cylindrical lens, so that a surface 35 in which the particles form particles is formed in the gaseous medium at the location of that image plane. can be brought into an excited electron state, and particles outside that plane cannot be brought into that excited electron state.
In een voordelige uitvoeringsvorm omvat de inrichting veldgenererende middelen voor het genereren van een elektrisch veld voor het doen ioniseren van een deeltje met 5 een aangeslagen elektron in een Rydberg-toestand.In an advantageous embodiment, the device comprises field generating means for generating an electric field for ionizing a particle with an excited electron in a Rydberg state.
In een inrichting die is voorzien van dergelijke veldgenererende middelen is het mogelijk veldionistatie te veroorzaken van deeltjes die door foto-excitatie of foto-de-excitatie in een Rydberg-toestand zijn gebracht.In a device equipped with such field generating means, it is possible to cause field ionization of particles brought into a Rydberg state by photoexcitation or photodecitation.
10 Van foto-excitatie is sprake wanneer de bindingsenergie van een elektron in een Rydberg-toestand groter is dan de energie van een invallend foton in het infraroodgebied, en er dus geen foto-ionistatie kan optreden, maar het elektron door het infrarood-foton wel naar een Rydberg-toestand met een 15 hoger gelegen energieniveau wordt gedreven. Door nu de deeltjes met het elektron in de betreffende Rydberg-toestand te onderwerpen aan een zodanig elektrisch veld, dat deeltjes met een elektron in de oorspronkelijke Rydberg-toestand niet ioniseren, maar deeltjes met een elektron in de betreffende 20 Rydberg-toestand met een hogere energie wel ioniseren, zal het betreffende deeltje volgens het mechanisme van veldionisatie ioniseren tot een positief ion en een elektron. Dit betekent dat de conversiemiddelen in deze voorkeursuitvoeringsvorm alleen gevoelig zijn voor infrarode 25 straling met golflengtes die aanleiding geven tot foto-excitatie van het Rydberg-deeltje. Bovendien moet de geëxciteerde toestand een voldoend hoge energie hebben om in het te genereren statische elektrische veld aanleiding te geven tot de vorming van een positief ion en een elektron.10 Photoexcitation occurs when the bonding energy of an electron in a Rydberg state is greater than the energy of an incident photon in the infrared region, so that no photo-ionization can occur, but the electron through the infrared photon can is driven to a Rydberg state with a higher energy level. By subjecting the particles with the electron in the relevant Rydberg state to such an electric field that particles with an electron in the original Rydberg state do not ionize, but particles with an electron in the relevant Rydberg state with a higher ionizing energy, the particle concerned will ionize according to the mechanism of field ionization into a positive ion and an electron. This means that the conversion means in this preferred embodiment are only sensitive to infrared radiation of wavelengths which give rise to photo-excitation of the Rydberg particle. Moreover, the excited state must have a sufficiently high energy to give rise to the formation of a positive ion and an electron in the static electric field to be generated.
30 Het elektrische veld in deze voorkeursuitvoeringsvorm kan zodanig gekozen worden dat de conversiemiddelen alleen gevoelig zijn voor bepaalde golflengtes in het infraroodgebied, en dus alleen gevoelig voor objecten die licht met die bepaalde goflengte emitteren of reflecteren.The electric field in this preferred embodiment can be chosen such that the conversion means are only sensitive to certain wavelengths in the infrared region, and thus only sensitive to objects that emit or reflect light of that particular wavelength.
35 Van foto-de-excitatie is sprake wanneer een invallend foton in het infraroodgebied een elektron in een oorspronkelijke Rydberg-toestand waarbij veldionistatie kan 1 004 620 5 optreden drijft naar een andere, gede-exciteerde Rydberg-toestand met een lager gelegen energieniveau, met een grotere bindingsenergie. Het elektrische veld in deze voorkeursuitvoeringsvorm kan zodanig gekozen worden dat de 5 conversiemiddelen alleen gevoelig zijn voor golflengtes in het infraroodgebied die de deeltjes in de conversiemiddelen in een gede-exciteerde Rydberg-toestand brengen, terwijl deeltjes in de geëxciteerde Rydberg-toestand die geen foton geabsorbeerd hebben door veldionisatie juist aanleiding geven 10 tot de vorming van een positief ion en een elektron. Het elektrische veld in deze voorkeursuitvoeringsvorm kan zodanig gekozen worden dat de conversiemiddelen juist ongevoelig zijn voor bepaalde golflengtes in het infraroodgebied, en dus aanleiding geven tot het ontstaan van een negatiefbeeld.Photodecitation occurs when an incident photon in the infrared region drives an electron in an original Rydberg state where field ionization can occur to another, de-excited Rydberg state with a lower energy level, with greater binding energy. The electric field in this preferred embodiment can be selected such that the conversion means are sensitive only to wavelengths in the infrared region that bring the particles in the conversion means into a de-excited Rydberg state, while particles in the excited Rydberg state that do not absorb photon by field ionization have just given rise to the formation of a positive ion and an electron. The electric field in this preferred embodiment can be chosen such that the conversion means are just insensitive to certain wavelengths in the infrared region, and thus give rise to a negative image.
15 In weer een uitvoeringsvorm omvat de inrichting veldgenererende middelen voor het genereren van een magnetisch veld voor het instellen van het energieniveau van een aangeslagen elektron in de Rydberg-toestand.In yet another embodiment, the device comprises field generating means for generating a magnetic field for adjusting the energy level of an excited electron in the Rydberg state.
Doordat het energieniveau van een elektron in een 20 Rydberg-toestand met behulp van een magnetisch veld instelbaar is (evenals dat het geval is met behulp van een elektrisch veld), kan de overgang van een elektron naar deze Rydberg-toestand selectief worden gemaakt voor een te absorberen foton in het infraroodgebied, zodanig dat alleen 25 fotonen met een energie die met die overgang correspondeert worden geabsorbeerd, en de inrichting ongevoelig is voor fotonen met een andere energie.Since the energy level of an electron in a Rydberg state is adjustable with the aid of a magnetic field (as is the case with the aid of an electric field), the transition of an electron to this Rydberg state can be made selective for a photon to be absorbed in the infrared region, such that only 25 photons with an energy corresponding to that transition are absorbed, and the device is insensitive to photons with a different energy.
Met een camera voor het infraroodgebied overeenkomstig de uitvinding kunnen objecten die infrarode straling emitteren 30 of reflecteren met een golflengte tot bijvoorbeeld 100 micrometer met hoge resulutie, bijvoorbeeld 10 micrometer, met een zeer snelle sluitertijd, bijvoorbeeld 1 nanoseconde, worden waargenomen.With an infrared region camera according to the invention, objects that emit or reflect infrared radiation with a wavelength up to, for example, 100 micrometers with a high result, for example 10 micrometers, with a very fast shutter speed, for example 1 nanosecond, can be observed.
De uitvinding zal in het nu volgende worden toegelicht 35 aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld, onder verwijzing naar de tekening.The invention will now be elucidated on the basis of an exemplary embodiment, with reference to the drawing.
In de tekening toont fig. 1 een schematische afbeedling 1004 620 6 van een uitvoeringsvorm van een infraroodcamera volgens de afbeelding. Getoond worden een infraroodcamera 1 voor het via een optisch element 7 maken van een afbeelding van een object 6 dat infraroodstraling emitteert of reflecteert, met 5 gasdicht huis 2, dat omvat spanningsroosters 3, 4 (waarvan aansluiting en voeding niet zijn getoond), kanaalplaten 8, 9 met respectieve hoogspanningsdoorvoeren 16, 17, fosforscherm 19, oven 10 en venster 11. De infraroodcamera l omvat voorts een aan een computer 13 gekoppelde CCD-camera 14, en een 10 diode-laser 15. Als de infraroodcamera 1 in bedrijf is wordt het infrarood emitterende of reflecerende object 6 middels het optische element 7 afgebeeld op het vlak 21. De infraroodstraling passeert een rooster 3 en wordt geabsorbeerd door in het huis 2 aanwezig gas dat door 15 laserlicht (voorgesteld door pijlen 22) uit de diodelaser 15 via venster 11 is geëxciteerd en in een Rydberg-toestand verkeert. Door fotoabsorptie valt een gasdeeltjes in de Rydberg-toestand uiteen in een elektron en een positief geladen ion. Het via niet getoonde aansluitingen over de 20 roosters 3, 4 aangelegde spanningsverschil versnelt of de ionen of de elektronen (afhankelijk van het teken van het spanningsverschil) in de richting van de kanaalplaten 8, 9. Een enkel invallend elektisch geladen deeltje op de kanaalplaten 8, 9 resulteert in 107 elektronen die het 25 fosforscherm 19 treffen, waarbij de elektronen met een versterkingsfactor 10 worden omgevormd in fotonen. De vermenigvuldigingsfactor 107 zal alleen bereikt worden als het spanningsverschil over de van elkaar afgewende zijden van de kanaalplaten 8, 9 voldoende hoog is (typisch 2 kV). Dit 30 spanningsverschil wordt aangebracht middels de elektrische doorvoeren 16, 17. Aldus wordt op het fosforscherm 19 een afbeelding 20 gemaakt van het object 6. Deze afbeelding 20 wordt met behulp van een CCD-camera 14 uitgelezen, en verwerkt met behulp van een computer 13. De gevoeligheid van 35 de CCD-camera 14 is voldoende hoog om een detecteerbaar signaal te genereren in responsie op het invallen van een enkel elektron of ion. In het traject 18 van de weg van de 1 0 0 4 6 20 7 elektrisch geladen deeltjes tussen het beeldvlak 21 en de eerste kanaalplaat 8 kan optiek worden geplaatst om de afbeelding van de geladen deeltjes op de eerste kanaalplaat 8 zo scherp mogelijk te maken.In the drawing, Fig. 1 shows a schematic representation 1004 620 6 of an embodiment of an infrared camera according to the picture. Shown are an infrared camera 1 for making an image of an object 6 emitting or reflecting infrared radiation via an optical element 7, with gas-tight housing 2, comprising voltage grids 3, 4 (of which connection and power supply are not shown), channel plates 8 9 with respective high voltage lead-throughs 16, 17, phosphor screen 19, oven 10 and window 11. The infrared camera 1 further comprises a CCD camera 14 coupled to a computer 13, and a 10 diode laser 15. When the infrared camera 1 is in operation the infrared-emitting or reflecting object 6 by means of the optical element 7 imaged on the plane 21. The infrared radiation passes through a grid 3 and is absorbed by gas present in the housing 2, which is emitted by laser light (represented by arrows 22) from the diode laser 15 via window 11 is excited and in a Rydberg state. Due to photoabsorption, a gas particle in the Rydberg state decomposes into an electron and a positively charged ion. The voltage difference applied over the 20 grids 3, 4 via connections not shown accelerates either the ions or the electrons (depending on the sign of the voltage difference) in the direction of the channel plates 8, 9. A single incident electrically charged particle on the channel plates 8 .9 results in 107 electrons hitting the phosphor screen 19, the electrons being converted into photons by a gain factor 10. The multiplication factor 107 will only be reached if the voltage difference across the facing sides of the channel plates 8, 9 is sufficiently high (typically 2 kV). This voltage difference is applied by means of the electrical feed-throughs 16, 17. Thus, on the phosphor screen 19, an image 20 is made of the object 6. This image 20 is read with the aid of a CCD camera 14, and processed with the aid of a computer 13 The sensitivity of the CCD camera 14 is sufficiently high to generate a detectable signal in response to the incident of a single electron or ion. In the path 18 of the path of the electrically charged particles between the image plane 21 and the first channel plate 8, optics can be placed to make the image of the charged particles on the first channel plate 8 as sharp as possible.
5 De infraroodcamera 1 is niet gevoelig voor infraroodstraling voordat de diodelaser 15 de gasdeeltjes naar een Rydberg-toestand geëxciteerd heeft. Dit excitatieproces is vergelijkbaar met het openen van een sluiter in een camera volgens de stand der techniek. Zodra 10 het spanningsverschil tussen de doorvoeren 16, 17 gedaald is beneden een bepaalde kritische waarde (bijvoorbeeld 1500 V) zullen inkomende ionen of elektronen niet langer gedetecteerd worden. De camera is in dat geval niet gevoelig voor Rydberg-deeltjes die worden geïoniseerd nadat het spanningsverschil 15 tussen de doorvoeren 16, 17 is gedaald, met inachtneming van de looptijd van de elektronen of ionen van het fotogevoelige beeldvlak 21 en de voorste kanaalplaat 8. Dit proces is vergelijkbaar met het sluiten van een sluiter in een camera volgens de stand der techniek.The infrared camera 1 is not sensitive to infrared radiation before the diode laser 15 has excited the gas particles to a Rydberg state. This excitation process is similar to opening a shutter in a prior art camera. As soon as the voltage difference between the lead-throughs 16, 17 has fallen below a certain critical value (for example 1500 V), incoming ions or electrons will no longer be detected. In that case, the camera is not sensitive to Rydberg particles that are ionized after the voltage difference 15 between the passages 16, 17 has decreased, taking into account the transit time of the electrons or ions of the photosensitive image plane 21 and the front channel plate 8. This process is similar to closing a shutter in a prior art camera.
20 Doordat het aanschakelen van een diodelaser 15 binnen een tijdspanne van 10~9 sec plaats kan vinden, en de spanning over de kanaalplaten 8, 9 binnen eenzelfde tijdspanne kan afnemen, zijn sluitertijden korter dan 1 nanoseconde te realiseren, zodat de zogeheten donkerstroom van de 25 infraroodcamera volgens de uitvinding zeer gering is.Since the switching on of a diode laser 15 can take place within a period of 10 ~ 9 sec, and the voltage across the channel plates 8, 9 can decrease within the same period of time, shutter speeds of less than 1 nanosecond can be realized, so that the so-called dark current of the Infrared camera according to the invention is very small.
Het is mogelijk alleen een schakelspanningsverschil tussen de doorvoeren 16, 17 te gebruiken als sluiter. In rust is de spanning over de doorvoeren 16, 17 bijvoorbeeld 1500 V en zullen inkomende geladen deeltjes niet gedetecteerd 30 worden. Als vervolgens met een spanningspuls van bijvoorbeeld 500 V het spanningsverschil wordt opgevoerd tot 2000 V zullen de geladen deeltjes het fosforscherm 19 bereiken. Dit betekent dat de camera 1 alleen tijdens de laatstgenoemde puls gevoelig is, en de sluitertijd dus correspondeert met de 35 pulsbreedte van de schakelpuls, bijvoorbeeld in de orde van grootte van 1 nanoseconde.It is possible to use only a switching voltage difference between the bushings 16, 17 as a shutter. At rest, the voltage across the lead-throughs 16, 17 is, for example, 1500 V and incoming charged particles will not be detected. If subsequently the voltage difference is increased to 2000 V with a voltage pulse of, for example, 500 V, the charged particles will reach the phosphor screen 19. This means that the camera 1 is sensitive only during the latter pulse, and thus the shutter speed corresponds to the pulse width of the switching pulse, for example on the order of 1 nanosecond.
Onder bepaalde omstandigheden is het mogelijk de i U o 4 6 2 0 8 infraroodcamera 1 golflengte-selectief toe te passen. Deze mogelijkheid doet zich voor indien de Rydberg-deeltjes in het beeldvlak 21 onder inwerking van de invallende fotonen in het infraroodgebied niet ioniseren, maar van de oorspronkelijke 5 Rydberg-toestand worden gedreven naar een andere Rydberg-toestand met een hoger of lager energieniveau. Door na de belichting van de Rydberg-deeltjes met de infraroodstraling het spanningsverschil over de roosters 3, 4 in beperkte mate te verhogen zullen alleen deeltjes in de andere (niet-10 oorspronkelijke) Rydberg-toestand alsnog ioniseren.Under certain circumstances it is possible to use the i U o 4 6 2 0 8 infrared camera 1 wavelength selectively. This possibility arises if the Rydberg particles in the image plane 21 do not ionize under the action of the incident photons in the infrared region, but are driven from the original Rydberg state to another Rydberg state with a higher or lower energy level. By slightly increasing the voltage difference across the grids 3, 4 after the exposure of the Rydberg particles with the infrared radiation, only particles in the other (non-10 original) Rydberg state will still ionize.
Afhankelijk van de polariteit van het spanningsverschil tussen de roosters 3, 4 zullen alsnog elektronen of ionen de kanaalplaten 8, 9 bereiken en aanleiding geven tot een detecteerbare afbeelding van het object 6. Bij deze 15 toepassing is de infraroodcamera 1 alleen gevoelig voor infraroodstraling waarvan de golflengte past bij de overgang van de oorspronkelijke Rydberg-toestand naar de andere Rydberg-toestand, en is naast tijd- en plaatsoplossend vermogen ook sprake van golflengte-selectiviteit.Depending on the polarity of the voltage difference between the grids 3, 4, electrons or ions will still reach the channel plates 8, 9 and give rise to a detectable image of the object 6. In this application, the infrared camera 1 is only sensitive to infrared radiation whose wavelength matches the transition from the original Rydberg state to the other Rydberg state, and is wavelength selectivity in addition to time and space resolution.
20 Er zij op gewezen dat het hierboven beschreven uitvoeringsvoorbeeld uitsluitend dient ter toelichting van de uitvinding, en niet ter beperking van het kader van de uitvindingsgedachte. Waar hierboven bijvoorbeeld sprake is van een optisch element 7 dient dit zo ruim te worden 25 verstaan, dat hieronder naast eenvoudige objectieven uit op zich bekende infraroodcamera's voor het maken van afbeeldingen van aardse voorwerpen ook geavanceerde en complexe telescoopsystemen voor astronomische doeleinden begrepen zijn.It should be noted that the exemplary embodiment described above serves only to illustrate the invention, and not to limit the scope of the inventive idea. Where above, for example, there is an optical element 7, this is to be understood so broadly that, in addition to simple lenses from infrared cameras known per se for taking images of terrestrial objects, this also includes advanced and complex telescope systems for astronomical purposes.
10046201004620
Claims (15)
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1004620A NL1004620C2 (en) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | Infrared camera. |
| EP97912576A EP0988644A1 (en) | 1996-11-27 | 1997-11-14 | Infrared camera |
| AU49706/97A AU4970697A (en) | 1996-11-27 | 1997-11-14 | Infrared camera |
| PCT/NL1997/000623 WO1998024113A1 (en) | 1996-11-27 | 1997-11-14 | Infrared camera |
| JP52456098A JP2001509301A (en) | 1996-11-27 | 1997-11-14 | Infrared camera |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1004620A NL1004620C2 (en) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | Infrared camera. |
| NL1004620 | 1996-11-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1004620C2 true NL1004620C2 (en) | 1998-05-28 |
Family
ID=19763935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1004620A NL1004620C2 (en) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | Infrared camera. |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0988644A1 (en) |
| JP (1) | JP2001509301A (en) |
| AU (1) | AU4970697A (en) |
| NL (1) | NL1004620C2 (en) |
| WO (1) | WO1998024113A1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1011916C2 (en) * | 1999-04-28 | 2000-10-31 | Stichting Fund Ond Material | Infrared color camera. |
| JP4714607B2 (en) * | 2006-03-14 | 2011-06-29 | 新日本製鐵株式会社 | Blast furnace outflow measurement system, blast furnace outflow measurement method, and computer program |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4914296A (en) * | 1988-04-21 | 1990-04-03 | The Boeing Company | Infrared converter |
| WO1996033508A1 (en) * | 1995-04-21 | 1996-10-24 | Stichting Voor Fundamenteel Onderzoek Der Materie | Apparatus for detecting a photon pulse |
-
1996
- 1996-11-27 NL NL1004620A patent/NL1004620C2/en not_active IP Right Cessation
-
1997
- 1997-11-14 JP JP52456098A patent/JP2001509301A/en active Pending
- 1997-11-14 AU AU49706/97A patent/AU4970697A/en not_active Abandoned
- 1997-11-14 EP EP97912576A patent/EP0988644A1/en not_active Withdrawn
- 1997-11-14 WO PCT/NL1997/000623 patent/WO1998024113A1/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4914296A (en) * | 1988-04-21 | 1990-04-03 | The Boeing Company | Infrared converter |
| WO1996033508A1 (en) * | 1995-04-21 | 1996-10-24 | Stichting Voor Fundamenteel Onderzoek Der Materie | Apparatus for detecting a photon pulse |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| CORKUM P B ET AL: "Measuring subfemtosecond pulses", IQEC '94. SUMMARIES OF PAPERS PRESENTED AT THE INTERNATIONAL QUANTUM ELECTRONICS CONFERENCE. VOL.9. 1994 TECHNICAL DIGEST SERIES CONFERENCE EDITION (CAT. NO.94CH3462-9), IQEC'94. INTERNATIONAL QUANTUM ELECTRONICS CONFERENCE, ANAHEIM, CA, USA, 8-13 MA, ISBN 0-7803-1973-7, 1994, WASHINGTON, DC, USA, OPT. SOC. AMERICA, USA, pages 159, XP002036371 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU4970697A (en) | 1998-06-22 |
| WO1998024113A1 (en) | 1998-06-04 |
| EP0988644A1 (en) | 2000-03-29 |
| JP2001509301A (en) | 2001-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kilkenny | High speed proximity focused X-ray cameras | |
| Bradley et al. | Picosecond Electron‐Optical Chronography | |
| JPH11503865A (en) | Photon pulse detector | |
| Anderson et al. | A high repetition rate, picosecond hard x‐ray system, and its application to time‐resolved x‐ray diffraction | |
| US4069438A (en) | Photoemissive cathode and method of using comprising either cadmiumtelluride or cesium iodide | |
| CN112834534A (en) | Flying piece detection device | |
| NL1004620C2 (en) | Infrared camera. | |
| NL1011916C2 (en) | Infrared color camera. | |
| Richardson et al. | Picosecond framing photography of a laser‐produced plasma | |
| US3151268A (en) | High speed automatic triggering apparatus for an electronic camera | |
| US3890503A (en) | Stimulated emission light source pumped by electron beam of field emission initiated vacuum arc | |
| US2825834A (en) | Image converter tubes | |
| US3676591A (en) | Photochromic display device utilizing light valve activation | |
| US3930158A (en) | Infrared photography | |
| Holzrichter et al. | X‐ray point‐source projection photography with a laser‐produced source | |
| Dinev et al. | X-ray emission from a laser irradiated target in the presence of high electric field | |
| Swift | Survey of recent high-speed photographic developments in North America | |
| Freeman | Image intensifier tubes | |
| Courtney-Pratt | Paper E–1: Some Unconventional Methods of High-Speed Photography | |
| Tanabe et al. | Compact electron‐accelerator system using laser‐induced photoelectrons and DISKTRON electrostatic accelerator | |
| Fleurot et al. | High speed (< 250 ps) high gain X-ray shutter camera | |
| Salamov et al. | A semiconductor photographic system for high-speed measurement | |
| Gregory et al. | High time-space resolved photography of laser imploded fusion targets | |
| Kilkenny et al. | Sub-100 psec x-ray gating cameras for ICF imaging applications | |
| Huston et al. | Photography with gated microchannel plate intensifiers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| VD1 | Lapsed due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 20030601 |